新型注塑模具冷却通道设计-中文翻译

新型注塑模具冷却通道设计 作者 A B M 要 注塑成型是大规模生产塑料零件时最通用并且最重要一种操作方法。在此项工艺当中 ,冷却系统的设计好坏是非常重要的 ,因为它很大程度上决定了零件的生产周期。一个良好的冷却系统设计可减少生产周期 ,并保证零件的尺寸稳定性。本文叙述的是一个注塑膜的冷却通道系统的横切面内容。对这些新的冷却通道系统进行模拟实验。工业园区采用比较分析法，用 注 塑仿真分析软件分析塑料内部，内部有常见的冷却通道。微注射 成型机的塑料零件已得到实验验证。用模具表面温度的分布情况和塑料零件的冷却时间，或是凝固时间相比较分析得到的。结果表明，均匀的温度分布可减少凝固时间，从而减少塑料零件成型周期。 注塑成型的方法广泛使用于塑料部件的工艺生产当中 1。注射成型的基本原理是 ,一个固体聚合物熔化后 ,注入到模具型腔内，冷却之后脱模。因此，主要阶段是注射成型，过程包括填充、冷却和脱模。塑模周期决定生产成本效益高低，而冷却过程是尤为重要的一步。冷却周期决定部件生产效率。因此，在现代工业当中，生产成本和生产时间有密切关系，生 产部件的时间越久，成本越高。减少冷却时间可在根本上增加生产效率，并且减少生产成本。因此，理解和优化典型的成型过程即内传热是很重要的。热交换率是塑料注射制品和模具的决定性因素，影响注塑模具的生产业绩。 A B M 就读于斯威本国立科技大学，澳大利亚墨尔本人，电子邮件： S. H. 澳大利亚墨尔本人。联系电话 :+ 61260,传真 :+ 61050,电子邮件 :大利亚墨尔本人。电子邮件 : 热量必须从塑胶材料上移开，直到达到稳定状态为止后 ,才可允许脱膜。此过程中需要完成冷却时间或是凝固时间。对于最佳热传递过程来说，在熔融的塑料材料和模具间，恰当的冷却系统设计是很有必要的。在模具型 芯 和型腔内安装直井眼然后注入冷冻液也就是冰水，使熔融的塑料散热。此方法用于 常规机械加工过程中，使用直钻制造这类小孔 ,而却不能生产像通道或是 3 一个冷却系统的替代方法 , 在注射模具的过程当中，符合或适合于模具型腔形状和核心形状，才能提供更好的热传递，从而得到最优生产周期。这种方法是用不同横截面相同通道，尽量贴近模具表面减少熔融塑料的热量。这确保零件均匀冷却效率更佳。目前，随着快速成型技术的来临，例如：直接金属沉淀工艺，直接金属激光烧结工艺，还有许多先进的计算机辅助工程软件的 ,可以给模具设计并制造许多复杂布局和复杂横切面的更高效冷却通道 2、 3、 4。本文介绍了一种方形截面的冷却通道注塑压模，并模仿这种方法生产一种圆形塑料碗，并与使用模拟仿真分析软件制作的直线形冷却通道相比较。用这个方形冷却通道和传统的直线形冷却通道压模来完成这项验证性试验，是为了用微注射成型机制作的模具将一个圆形通道分为两种塑材。结果表明方形冷却通道压模的冷却时间和温度分布都比直线形冷却通道压模有优势。 零件和模具设计方面 1. 零件设计 用聚丙烯制成的圆形塑料碗，如图 1(a)，采用 出初始图形规格模具表面图形文档，在输入到 料零件体 积是 质量是 验测试零件如图 1(b)，此零件使用 用 出零件体积是 聚丙烯部分和丙烯腈部分质量分别为 2 模具设计当中利用 计 统组件。采用计算机数控技术 制造模具。图 2中所示的模具有两个部分 型 心和型腔。采用电脑数控技术将方形冷却通道一半设计在型腔部分和另一半设计在 型 心部分。然后将这两部分 用螺丝连接，并用液态填料密封以免漏水。 图 - 1： a）圆形塑料碗，（ b）被测试部分。 图 - 2 ： ）和两个型腔。 3分析结果 5。用聚丙烯塑料材料分析注入、冷却、变形这三步顺序。对比分析出方形冷却系统通道与传统的直线形冷却通道的区别。直线形通道的直径为 12形通道长度为 12 3）。 聚变啮合已被应用到工业当中。直线形通道和方形通道的啮合元素的数量分别为 12944个和 12291个。这两种情况下均使用 25标准海水，雷诺数为 10000，熔炼温度是230的冷却介质。比较分析 ，从图中看出，直线形通道温度分布比方形通道更 为 均匀些，而方形通道所需冷却时间相对直线形较少。直线形冷却通道除了顶头部分 很小 以外 ， 大部分零件冷却时间需要大概 24秒，而方形冷却通道图解表明其冷却时间要少于 20秒。直线形冷却通道的凝固时间大概在 形冷却通道冷却时间在 此 ,使用方形冷却通道，需要 5秒的冷却时间，冷却时间减少了 35%。 图 - 3 （ a）：直线型冷却通道，（ b）：方形冷却通道 图 4比较二者冷却时间，（ a）：方形冷却通道（ b）直线形冷却通道。 对一个圆形的塑料零件用模具加工机器实验验证结果如图 5所示。零件直径是 40度是 7具标准尺寸是 模具材料是低碳钢。用 加工机即一个小型注塑机进行实验验证如图 6。两个采用型热电偶已被用来测量被测试零件的上下表面温度。聚丙烯和丙烯腈的熔解温度均是 250 C。标准海水已被用来作为冷却介质 ,由于室温 25 ,所以叫做冷却水。冷却通道直径是 5方形冷却通道和直线型冷却通道标准截面尺寸是 5隔一秒测试一下两个热电偶的表面温度。图 7记录了丙烯腈 苯乙烯塑的方型通道顶部和底部的表面比直线型通道更早冷却。方形冷却通道的顶部和底部的表面温度在特定时间立即注射后最高记录是 ， 30秒后温度分别降低到 ,而直线形冷却通道顶部和底部最高温度记录分别是 ,30秒 后降到温度分别为 所以，采用方形通道温度平均可降低 4到 5。用聚丙烯作为零件的材料时实验也发现有类似的结果。从图 8可看出使用方形冷却通道时 , 温度可能降低 2 到 3。实验测试出 20个样品是由丙烯腈 苯乙烯材料制成的，发现样品都具有相同的数据。图 9记录了丙烯腈 苯乙烯样品试验和聚丙烯实验验证结果 图 - 5： （ a）低碳钢核心（左） （ b）低 碳钢直线形和正方形冷却通道模具型腔 图 6测试注塑实验装置，左： 迷你装置 ，右： 图 7 图 - 8：聚丙烯 温度比较图 图 - 9抽样检测 ，左： ： 聚丙烯塑料。 注射成型过程转换到冷却过程是至关重要的一步 ,因为冷却时间通常约占总周期的一半，从而直接影响到模具塑料产品的收缩和弯曲 程 度。因此 ,在模具 设计当中一个良好的冷却通道系统是至关重要的 ,因其影响生产效率和产品质量。5%的冷 却时间，总周期20%的时间可大大提高注射模零件的生产效率和生产质量。 鸣谢 这些作者都要感谢来自沃森工业工程学院的 们得到了斯威本国立科技大学的电脑数控生产模具技术的支持。 参考文献 1 塑成型手册第三页 ,波士顿 ,英文文献 (2003)。 2 X. E. 塑模具冷却通道的适形设计，聚合物工程科学， 4, 1, 1269(2001)。 3 M. . 射成型冷却通道的工具的设计和优化 ,料科学论坛 ,容量