茶杯杯盖的注塑模具设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： 材料加工技术杂志 1872007） 附 件： 1. 原文； 2. 译文 2013 年 03 月 自适应系统温度调节的电动注塑 模具 摘要 在开发和生产过程中对注塑模具的控制是否在模具温度条件的控制是一个基本问题。 精确的研究在模具热力学过程 中 表明 ,换热可以操纵热电。这样的系统升级传统冷却系统在模具或可以是一个独立应用热操纵。 论文中 ,作者将目前的研究项目的结果进行了三个阶段 ,其结果是在 2006专利。测试阶段 ,原型阶段和工业化阶段将提 出 。项目的主要成果是 总体加 快在线温度调节的模具的周期时间和总体影响强调变形控制 的 塑料产品的质量。 应用程序的提出是模具温度和产品质量控制在注射成型过程的一个里程碑。 关键词 ： 注塑模具冷却 ； 热电模块 ； 有限元模拟 开发技术的冷却模具通过热电气 (味着推 动 工业实践和 发展， 即在设计、工具制造和开发工具。目前的冷却技术有技术的局限性。其局限性的位置及与事先预测有限元分析 (真包 ， 但不是完全可以避免的。不同状态的结果的艺术分析显示所有现有的冷却系统不提供可控的传热能力足以符合当前聚合物加工要求的工艺窗口 。 只有热容操作功能 的 聚合物加工是当今有限 的 (在任期短传感器的生产周期时间内 ,降低成本 )。其他方产品优化功能已经驱动机械和聚合物加工的局限性 3。 塑料的处理是基于热传导塑料材料和模腔之间的。在计算传热 时， 应该考虑两个主要事实 :首先是所有使用能源 ， 这是基于第一定律热力学定律的能量保护1；第二是速度的传热。 在传热分析的基本任务是随时间和温度计算其分布在 研究系统。 最后取决于速度之间的热传导的系统 与 环境和速度的传热系统内部。 基于传热可以作为热传导、对流和辐射 1。 完成注射模塑过程周期包括模具闭合阶段 ,注入融化成腔、包装测定不同条件下动物血压相补偿收缩效应、冷却阶段 ,开模阶段和部分排出期。 在大多数情况下 ,最长时间的上述所有阶段是冷 却时间。 冷却时间在注射模塑过程被定义为时间需要冷却塑料零件到弹射温度 1。 降低冷却过程的主要目的是减少附加冷却时间，但理论上是不必要的。 在实践中 ,它扩展了从 45% 到 67%的整个周期时间 1,4。 从文学与实验 1,4,它可以看到，模具温度对脱模时间影响极大 ,因此冷却时间 (成本）。 注射成型过程是一个循环过程 ,模具温度变化见图 1,温度也有所不同 ,从平均价值通过整体周期时间。 图 1 模具在一个周期内的温度变化 因为它已经描述 ,已经有 几种不同的技术 ,让用户来冷却模具 5。最传统的方法是用钻井技术 ,即生产模具的洞。 通过这些孔 (冷却线 ),冷却介质流动 ,消除生成和积累的热量从模具 1,2。 它也是非常方便的在不同的材料建造 ,不同的热导率 ,目的是提高控制模具温度条件。 这样的方法是所谓的被动方法对模具温度控制。 这个具有挑战性的任务是使系统活跃 ,它可以改变热条件 ,对于所需的方面 ,比如产品质量或周期时间。对于模具，一个这样的方法是集成热电气模块 (它可以改变热条件期望的性质。用这样的方法 ,一个可以控制传热与时间和空间变量 ,那意味着什么 ,昼 夜可以调节整个注塑周期 ,独立于位置的模具。热控制是通过控制单元 ,输入变量是收到的人工输入或从注塑仿真输入。对于 输出值 ,控制单元模块行为监控 为需要的热操作 ,块集成到模具。热量与电之间的交互变量对于换热是基于珀尔帖效应。珀尔帖效应的现象是众所周知的 ,但直到现在从未用于注塑应用程序。 块 (见图 2)是一个对 P 和 N 型半导体 妥善安排的 设备由 ,在 两个陶瓷板之间的位置形成的热与冷温差冷却器的网站 。 传热 的力度 可以容易控制通过的大小和极性的提供的电力电流。 图 2 图 应用程序的主要想法是插入到墙壁的 块模腔作为主要传热单元。 这些基本的装配中见图 3。二次传热是通过常规流体冷却系统实现 ,允许从模腔热力学系统热流入与流出。 设备呈现在图 3，包括热电模块 (A),使主要的传热来自可控表面模具腔 (B)的温度。 二次传热是通过冷却通道 (C)启用 ,在模具中提供恒温条件。热电模块 (A)作为热泵运行，像这样的操纵与热派生通过流体冷却系统 (C)到模具。系统二次加热与冷 却通道操作作为热交换器。减少热容的可控区域保温 (D)安装在模腔 (F)和模具结构板 (E)之间。 整个应用程序包括 块 ,一个温度传感器和电子装置，来控制系统的完整。 该系统的描述见图 4，包括一个输入单元 (输入界面 )和一个供应单元 (电子单元和电力电子供应 H 桥单元 )。 输入和供应单元与温度传感器回路信息附在一个控制单元 ,作为执行单元试图强加预定义的温带 /时间 /位置关系。 使用珀尔帖效应 ,单元可以用于加热或冷却的目的。 二级除热是通过流体冷却媒体实现视为换热器 ,如图 4。根据目前的冷却技术和作为一个水槽或源的热量第一 单位。这允许完全控制过程从温度、时间和位置通过整个周期。 此外 ,它允许不同的温度 /时间 /位置循环，也为起点和终点的过程。 技术的描述可用于各种工业和研究目的 ,精确的温度 /时间 /位置控制是必需的。 本文系统分析了从理论以及实践的观点见图 3和 4。通过有限元模拟分析了理论方面 ,而实用的开发和实现的原型应用到实际测试。 图 3 却装配的结构 图 4温度检测和监管结构 当前的发展对注塑模具设计包括几个阶段 3。 其中还设计和优化一个冷却系统。 这是通过使用定制的有限元法进行模拟软件包 (模塑仿真分析 4),可以预测冷却系统功能 ,特别是其影响塑料。与这种模拟相似 ,模具设计师收集了关于在产品流变学和变形的信息，由于收缩作为生产时间周期信息。 这个热信息通常是准确的 ,但仍然存在不可靠的情况下的流变材料信息不足。高质量的输入为热调节 要得到一个关于温度分布在周期时间和整个模具表面和整个模具厚度的图片。因此 ,不同的过程模拟是必要的。 有限元分析 有限元分析为开发项目的实现是由于作者长期经历这样的包装 4和在虚拟环境中执行不同测 试的可能性。整个冷却系统设计了原型在有限元环境 (见图 5)通过温度分布在每个部分的原型和联系人之间的冷却系统进行了探讨。为在一个样机上模拟物理特性机 ,仿真模型构建了利用 件多重物理量。结果是一个有限元模型与真实的原型 (见图 7),通过它可以比较和评估结果。 就有限元模型在术语的传热物理的探讨考虑两个热源 :一个水换热器与流体物理和热电模块与传热物理 (只有传导和对流辐射进行分析 ,忽略了由于低相对温度 ,因此低影响温度 )。 在实际测试中，有限元分析的边界条件设定目标达到相同的工作条件。周围的空气和水换热器被 设定在稳定温度 20 。 有限元分析的结果中可以看到，如图 6,即昼夜分布通过模拟区域显示在图 5。图 6表示稳态分析 ,非常准确的原型测试相比。为了模拟时域响应进行了瞬态仿真 ,对于未来的工作也显示非常积极的结果。在很短的时间 (5s)能够实现一个温差200 ,可能会在 构导致一些问题。 这些问题通过几个方案就都解决了 ,如充足的安装 ,选择合适的材料和应用 能电子监管。 图 5 一个原型在有限元环境 的横截面 图 6 有限元分析的温度分布 因为它已经描述 ,原型制作和测试 (见图 7)。结果显示 ,设置的假设被证实。用 块 ,可以在整个周期的时间控制温度分布的不同部分的模具。与实验室测试 ,这是证明了的 ,可以是实际的热操纵监管与 块。 测试是在实验室 ,模拟真实的工业环境 ,注塑成型机 克劳斯马斐公里 60 、温度传感器、红外摄像机和原型 块。 反应温度在 1.8 s 反应温度从 5到 80，这代表了一个在注射成型周期广阔的区域内的热量控制。 图 7 现实环境中的原型 利用热电模块与它直接连接输入和输出 之间的关系是冷却应用程序一个里程碑。 对注塑模具的引入与冷却结构精密问题的处理 ,部分高质量的塑料代表了很高的期望。 作者是假设使用珀尔帖效应可用于温度控制在模具注塑。基于仿真工作的方法和真正的生产实验室设备证明 ,假设被证实。仿真结果显示 ,在注塑过程中一个广泛的领域可能应用 块。 提到的温度曲线跨周期时间的功能 ,注射模塑过程可以完全控制。工业的问题 ,如均匀冷却问题类表面及其后果的塑料零件的外表可以解决。在注射时间过热的一些表面可以解决薄长填充墙的问题。此外 ,这样的应用程序控制流变特性的塑料材料可以获得。在 充填阶段的模腔
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