：模腔压力和模具温度对最终产品的质量的影响评估
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塑料注射成型的实验研究：模腔压力和模具温度对最终产品的质量的影响评估 1、 介绍说明 模具制造是一个重要的支柱产业，因为相关的产品构成中消费类产品的部件占 70以上。 为缩短设计和生产周期，良好的 度数 和整体 质量 ，以及 模具 快速设计变化导致了瓶颈 产业 1。 注射成型是一种复杂但高效生产各种各样的 包括那些 有 严格公差和复杂形状的热塑性塑料产品 2。 此外，注射成型具有许多优点，如生产周期短，产品的优良的表面，和复杂形状容易成型， 因此它是最受欢迎的成型工艺制作热塑性塑料部件 3。 例如，通信和消费电子产品 ， 如便携式电 脑和移动电话等等 ， 发展 导致了对产品轻，薄，短，小的趋势 。 产品设计理念坚持更小和更方便的产品。 其结果是， 产品的形状变化和更多的功能（例如 ，内部部件）必须被装入 更小的体积壳体内 。 生产塑料产品的外壳的主要手段是使用注射成型。 然而，当塑件壁厚变薄，注塑成型操作变得更加困难 。 因此，有需求的行业对塑料注射成型技术能够生产薄壁塑件的特点。 注射成型过程可描述如下。将原料加热到其熔化 点 温度 。 通过高压，熔融的聚合物通过输送系统和栅极注入空腔。 当 几乎完全填充时 , 腔体保持在用于包装阶段恒定的压力 。 保压压力来填充空腔的所有 空腔容 积 和在冷却阶段 ， 以补偿收缩。 后腔的内部已经变得稳定， 将 产品从模具中顶出 4。 最后的模制品的质量 ,这可能是具有尺寸稳定性、外观、和机械性能 ,是高度依赖处理 加工 变量 5。 在产品中，如翘曲，收缩，凹痕，以及残余应力的缺陷，是由在生产过程中许多因素引起的。这些缺陷是不利于产品的质量和 精度 。因此，要有效地控制影响因素在成型过程 中 至关重要 4。 迄今为止 ， 进行 了 一些综合研究以调查 模 腔压力和温度 对 最终注塑件的质量的影响。 6提出的变化的收缩率和重量的注射成型的部分作为加工条件的函 数 。 7 测量 了 七种塑料收缩率调查的成型条件的影响。重要的工艺参数是保压压力 和熔体温度。卡兹默和巴坎 8研究了多腔压力控制的注射成型过程的灌装和包装阶段。他们的研究显示，型腔压力对高质量零件的注射成型 是 一个关键因素。 人。 9研究了工艺条件对翘曲变形，收缩的影响，和热粘弹性熔体在两个平行板的残余应力。 人。 10设计了注射成型中模腔压力测量 的 无线传感器， 并 取得了一些显著的效果。 11研究了模内收缩 对最终产品的 尺寸 影响 和残余应力分布。 12 研究了 型 腔压力之间的关系和部分在注射成型过程质量。根据他们的研究， 使用 模腔压力作为质量指标 的组成部分具 有显着的潜力。 从上面的文献调查 可以清楚看到 , 模腔压力和温度对生产零件的翘曲和收缩的作用已 。被研究人员普遍研究。然而，最终的零件质量不仅 仅受限于 翘曲或收缩。为了捕捉 空间 有效性，部分测量必须包括横向测量。在这种方式中，测量结果和工艺参数之间的关系是可以深度的理解。 另一方面，大多数的研究 迄今为止 已完全依靠计算机仿真结果 13 16。一般来说 , ,这类研究的结果是可以接受的 ,但在某些情况下可能会 存在仿真结果和实验结果之间的差异。虽然实验研究的成本是很高的， 但 它为了获得更精确的结果是必要的。这样的实验研究，以完全理解的可变参数对所得到的零件质量的影响，有必要使用敏感的测量装置。通过这种方式 ,可以从实验研究获得可信的结果。 在这项研究中，塑料注射成型过程中已考虑到工艺参数对最终零件质量的影响研究。模腔压力和模具温度 的值 是从传感器放置在模具中而不是从注射机内的测量装置中得到的 。希望本研究 获得 的结果 有益于 研究人员和制造商 。 2、 实验研究 模具的设计与制造 产生合适的标本（图 1） ，模具模型（图 2）和在实验室中制造的（图 3）。如图 3所示，四型腔镶块进行研究。调光器盖用于家用电器类。这样的零件装配，尺寸和位置公差紧。因此在塑料注射成型过程中零件的公差是 被考虑的。 成型过程 本实验 在 海天类型 塑机上用 244 兆帕注射压力，螺 杆 直径 25 毫米，喷射吨位进行 的 。 通过查阅文献并结合工业应用确定了初始成型参数的实验研究。该实验是用不同的填料压力为 850 到 1000 和熔融温度范围从 185到 225 进行的，在所有情况下，冷却时间为 25 秒。在实验中使用的材料是丙烯腈 - 丁二 烯 - 苯乙烯共聚物（ 热塑性树脂，具有宽范围的性能，并适合于注射成型电镀，产生特殊的尺寸稳定性和二次加工性电镀，喷漆等性能，在这项研究中使用的 于表 1。 图 1 试样的几何形状和尺寸 图 2 注塑模具的造型 图 3 空 腔和 浇注 系统在注塑模具 中的 布局 表 1 力学性能。 性能 拉伸 伸长 弯曲 冲击 洛氏 强度 强度 强度 硬度 条件 23 23 23 6.1 法 （ 50） D 638 D 638 D 790 D 256 D 785 单位 kg/ % kg/ kg cm/ 用 500 30 600 21 104 注射压力 和温度的测量 作为高质量的塑料注塑 成型 的需求 不断 增长 , 塑料注射机的注射压力和温度的控制变得越来越重要 。在检测过程中，可以用传感器来 测量 压力和温度这些参数。 从而可用于实现对注塑机的反馈控制。 虽然感应压力能增加实验研究成本，但 此研究能提高科学研究的准确性。在这些研究中，实施过程控制的一个重要方面是这些传感器的位置。 只有通过使用 适当地放置 传感器 位置，才能测量出 最可靠 的数据。 在这项研究中， 模腔压力和温度都在三 6157采用 电式压力传感器仪表系统的监测手段和 6190度 压力组合传感器来监测。一个奇石科莫 2869a 注射型装置已被用于模腔压力的最优化，控制，监测，和注射成型过程中的文档。 科莫注射型设备具有八个通道，并辅以一个数据库系统，统计功能和报表。这所有功能于一身的单 元 包含所有需要用于评估注塑工艺的功能。信号可以从注塑机，以及从压电腔压力传感器来直接获取和评估。电荷放大器具有200000 测量范围。输入电压的测量范围 为 0 10V17。 因此，这些传感器适 用 于直接 测量 模具型腔 的压力和温度。 这些传感器的位置示意图 和 摄影图。 分别 如图 4 和 5。 图 4 传感器在模具中的位置。 图 5 压力和温度的连接器的位置 测量偏差 为了确定零件的变形，采用 统。自动化系统（ 学三维扫描仪）扫描产生的部分不需要特殊装置或参考标记。然后 , 统扫描后自动创建最终的网格。此外，该 据（利用 工程软件）被导入到 统。 最后，将扫描数据 输入 到 据 来 计算并利用 件显示两组数据的偏差（图 6）。 以下 为 测量质量属 性 :(1)沿 y 方向收缩 ,(2) x 方向上的收缩， ,(3)周期性 的 一部 分 (见图 7)。产品的样品图 8 所示 。 3、 结果与讨论 腔压力评价 在注射成型过程中，型腔压力是一个很好的实现高质量和保持一致的公差和整体尺寸指 标 。其在注射的填充相位轨迹是高度依赖于其它变量的成型。因此，模腔压力的重复控制 对 生产零件的公差是非常重要的 18。 沿流道收缩变化通常与 本地腔压力 7有 直接 关系 ，并对零件的最终质量的重要性容易变得明显。 为了达到更好的产品质量和过程 的 控制，在注射阶段的模腔压力的测量需要敏感设备进行一个有效的实验 研究。在这项研究中，压力传感器被安置在每个模腔以测量其中的压力。第四个压力传感器相比其他三例被放置在流道的不同距离。这些不同配置的目的是探测从流道的距离 对 模腔压力的的影响。 图 9 显示 了 从模具中的每个模腔测得的压力的结果。从图 9 中 ,显而易见 本研究的一个重要的结果， 每个腔压力值是不同的。虽然模具的几何形状在理论上是对称的， 这些差异的原因可能 是 不平衡的流道系统和 浇口 。 绝对统一的模具需要均匀填充和在所有 模 腔 中保持 类似的速度压力 ,否则 ,这些差异会导致生产不同质量的 零件 。 图 6 样品 果。 图 7 测量的 X 和 Y 方向的收缩率和部件的周期性。 虽然使用不同的初始条件 , 从图 10 可以看出 类似的结果是明显的， 从图 9证实了那些。 传感器位置的影响从成型工艺可以获得结果 如 图 9 和 10 所示。在每个实验腔的数量上升的模腔压力的增加。 然而，第四腔的压力值低于第三腔的压力值。这是因为测量点的从流路的距离。这是本研究的第二个重要的结果。 初始成形参数和腔压力之间的关系可以通过比较图 9 和 图 10 进行观察。当熔体温度从 185 增加 200 ,模 腔压力也增加。 我们的实验结果，得到了 人的研究的支持 19。 根据他们的研究，熔融温度会影响进入 模具流速和模腔的压力。 图 8 该产品的样本。 模具温度的评价 根据一些研究人员， ,刘和 ，其中一个最重要的参数决定产品的最终质量是模具温度 (20、 21)。刘先生发现， 随着 模具温度的升高，最 终部件 的质量可能恶化；但是， ,得出不同的结论。为了描绘模具温度对最终零件的质量的实际影响，特别是收缩和周期性的，全面的测量是必需的。 不同的初始条件，模具温度测量图如图 11 所示。这些图说明了两个重要的初始参数（保压压力和熔体温度）和模具温度之间的关系。从图 11 可以看出 ，其填充压力 对 模具温度的影 响要 低 于熔融温度的影响。从本实验的研究结果所收集的数据表明，当熔体温度从 185 增加至 225 ，模具温度从 增加至 。当填料压力从 850 巴增加至 900 巴，在 温度 200 ，模具温度仅增加了 C ，这可以被视为忽略不计。 因此 ,这对模具温度的影响可以忽略不计。增加模具温度的主要因素是熔体温度。这项研究的另一个显著成果是，模具温度的上升和下降遵循类似的模式，不论初始条件模具温度的常规行为可能有助于提高用于预测和控制塑料注射成型工艺的预测软件的可靠性。 对最终零件质量的模腔压力 和模具温度的影响 为了评价 模 腔压力和模具温度对最终零件的质量的影响，从第三腔获得的产品被认为是由于模腔压力的最大值（ 模具温度（ 由该腔传感器记录。实验结果表明，部分的最终尺寸的质量，如在 成型充填过程中模腔压力和模具温度的影响。 图 12 和 13 显示了在缩和最大的模具温度和 模腔的最大压力 。 该图说明，该部分在 y 和 x 方向上的收缩率在不同的程度 上 是由 模 腔压力和模具温度的影响。这两个控制参数，在 y 和 x 方向上对产品 有 强烈的收缩效果，具体而言，较高 的模腔压力和模具温度，对 Y 和 x 方向产 物 的收缩较小。然而，这些关系不是完全线性的，因为数字 是 很明显的。 根据实验研究 测量结果，这些意想不到的 上升 可以被显示在图 12 中和 图 13 中 ，可能不完全解释的。 这种情况的原因，可以大幅改变 型 腔压力和模具温度的模具。然而，在成型过程中控制腔 的每个 点是不可能的。然而 , 收缩率的一般倾向与 模 腔压力和模具温度可以产生可接受的意见 倾向 。 图 9 模腔压力与时间的曲线（保压压力 900 巴 ;熔体温度 185C ） 图 10 模腔压力与时间的曲线（保压压力 900 巴 ;熔体温度 200C ） 图 11 模具温度图 图 12 收缩率在 y 方向与最大的模具温度和最大模腔压力 图 图 14 显示周期性的误差与最大的模具温度和最大模腔压力。作为收缩率在y 和 x 方向的情况下， 产品周期的影响是显著的。 周期性的误差在低 模腔 压力和低的模具温度较高，并且会随着 模 腔压力增加。此外 ,模具温度的影响在周期性的准确性随着 模 腔压力的增加变得越来越明显。 图 13 在 x 方向 的 收缩率与最大的模具温度和最大模腔压力。 图 14 周期性误差 与 最大模具温度和最大 模 腔压 力 为了生产出 质量 更优质的产品，必须减少收缩值。这些图中 看出 ，使用的最佳模腔压力和模具温度导致了降低的收缩 50。 虽然这是一个显着的改进， 通过使用模腔压力和模具温度的初始参数之间的关系，有可能开发模型和统计方法来确定最佳成型条件。 4 结论 在这项研究中，成型零件的尺寸精度有了准确划定并进行有效的实验测量技术，突出 模 腔压力、模具温度和最终的零件尺寸质量之间的关系。可以得出以下结论： 连续敏感的测量和数据从一个多腔模具收集已利用压电式压力传感器和压力 温度组合传感器成功执行。 测量点的从流路的距 离，会影响所得到的数据值。 因为不平衡流道系统和浇口 所以 从每个 型 腔中获得的压力值是不同的。 不论初始条件，对模具温度的上升和下降遵循类似的模式。 模腔压力和模具温度影响 在 y和 及 周期性。 具体而言，较高的模腔压力和模具温度，在 y 和 较小的收缩 和 降低 产品周期 性 误差 。 of in 009 is an 0%of is to as of is a in of 6 in of as a of 7 of of to of to be 8 in of to be a of +90 216 336 57 70; +90 216 337 89 0 (2009) 32173224M. 2. In as of so it is 3. as to a to be of on As a of to be be in of is on 5. in as by of it is of to 4a to of on of as 1. is a a of - 211 2009 in of be as is to of is a a is is at a is to to of is 4. of of O. 34722 1 008 0090 009to to in a of of of of a of be As of in by of of of is it is in to 1. of 2. of 0 (2009) 32173224in of on of it is to In be by on of It is be to 1), a 2) in 3). As 3, in A is of of is of on a 44 25 by 50 000 176C 25 in 5 s. in 9 of on of et 10 a in et 11of on of 12 in of as an of is on by be by or To In of be in of to on 1316. of of be . et a of to of 3. of in of in . of to To of so as to be of of be to of In a is of be (1) (2) 3) of 7). A of is of is a 3 .1 50) D 638 D 638 D 790 D 256 D 785kg/kg/cm/00 30 600 21 104M. et by of an 157BA in a 6190A 869A of is by a 4. of in be as as a 0,000 a 10 V 17. of of 4 , at of in at of o
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