机械 模具 外文翻译 外文文献 英文文献 注射硅橡胶来提高模具的尺寸精度

注射硅橡胶来提高模具的尺寸精度P邓恩和G伯恩机械工程学系，工程学院，都柏林大学，爱尔兰共和国摘要快速原型系统固有的技术局限性导致发展快速制模技术。这些技术是生产材料原型能力预期的制造过程。一个快速模具制造过程，提供了一个低成本，快速的注射成型热塑性增强硅元件制造成型。在成型周期的压力和温度下的研究模具变形情况和组件生产遭受损失的尺寸精度。以分析和实验研究进行了量化的尺寸精度，由过程中产生的成分，确定成型参数，有助于减少对尺寸精度的损失。模具在各种成型条件中制作一个立体主从模式和用于高冲击聚苯乙烯注塑模具零件。模压部件生产是典型的与一对超大的尺寸精度损失为0306毫米。两个参数，即注射压力和模具温度等发现有一对尺寸精度的影响。注射压力会使模腔扩大零部件制造的结果是超大的。在一个组件注射压16MPA产生的平均值034毫米（13百分之）宽过大，036毫米（百分之113）在深度过大。这些在一个生产注射压力20MPA的情况下产生平均的045特大（百分之18）宽度和059毫米（百分之186）的深度，由于模具温度的升高导致模具型腔尺寸减少，这是因为橡胶模具是在一个受限制金属模架。橡胶模具扩展到腔自由空间，组件在50，70和90的生产模具温度在以平均过大宽度分别为037毫米（百分之15），034毫米（百分之13）和020（百分之08）。关键词真空铸造，快速模具，模具硅胶符号D深度（毫米）D宽度（毫米）W浇口距离（毫米）1简介喷射注塑材料和工业的快速发展让业内人士设计和制造的组件越来越复杂1。与之相关的组件都是用一样的复杂的模具制造的精度要求。因此,设计制造和生产注塑模具都是费时而且价格昂贵。因此,重要的评价进行构件设计彻底关于性能和制造生产加工昂贵的承诺之前2。通常该评估值得指的是制造取得的原型组件。在此领域的产品设计,该术语原型一般指物理模型体现了一些或所有的元素的一种产品。原型可以分为四个类（A）简单的设计理念申述（B）规模的非功能性模型原型通常用来交流的具体的设计理念,（C）实验原型的主要工作体现了功能模型的设计元素（D）全部工作,完全功能模型原型设计,应该是在技术上是完美的3。有三种主要的路线了样机的制造的设计步骤例如加工、快速成型和快速模具。加工的应用和快速成型技术来支持原型制造建立。然而,原型生产不具有相同的材料和工艺特点,塑造组件。快速加工技术克服这些限制,包括来自低成本的制造模具原型4。使用最广泛的快速制模技术是真空铸造，因为它提供低成本的能力，在相对短的时间内花最小的副本费用。这一过程涉及到一个制造硅橡胶模具从主模式。模具在制造原型真空浇注型用的是聚氨酯材料5。使用的优越性橡胶模具材料包括易于加工模具制造、复制的细节和纹理和弹性,允许塑造组件可以除去模具而不引起的任何损坏,模具或塑造组成部分。后者的意义上来说,一个特别的问题对许多低成本的快速加工技术。硅橡胶模具一般只能够生产小批量原型。复杂的功能的模具原型寿命是20至30。事以后、模具领域开始剥离、原型是可由变形或丢失的特点。不复杂的特点的原型模具寿命可高达60。虽然被广泛使用，真空浇注不提供完整的解决方案的材料和工艺限制加工和快速原型技术。的硅橡胶低刚度限制材料的范围可处理那些可重力铸造通常是聚氨酯使用。需要注入热塑性工程塑料的压力造成过多的硅胶模具变形。因此，这个过程是唯一能生产在原型的复制品的材料由低压铸造，而非注射（高压）成型过程。为了克服这些局限性，增强硅成型过程中也可使用。这一过程涉及用金属硅橡胶浸渍颗粒改善填料的橡胶材料的刚度和允许注射成型热塑性塑料。2增强硅成型工艺21材料所用的材料是一次成型级硅橡胶浸渍与铁粉颗粒填料。该铁粉末平均粒径为26毫米到一个11毫米的标准差。硅橡胶和铁粉混合在按重量11的比例。该填料的选择和使用材料的比例是基于VENUSETAL的工作。6研究了填料的比对最后的加工性能和填充硅橡胶的力学性能。发现使用一个11的比例提供了一个良好的平衡混合浇注性之间的加工过程中作为固化材料的刚度颗粒。这颗粒硅橡胶材料被称为高硅橡胶。进行对比试验,定量研究了填料的影响之外的力学性能的物质。压缩试验显示平均涨幅必须在应力应变材料到06应力的大约49。压缩试验符合BS903部分A4纸，柱状的样本（直径29毫米，长度125毫米）使用四个初步负荷周期为10毫米/分钟恒位移率占应力软化效应（马林斯效应）。进行了硬度测试按照BS903部分有所增加A26在硬度的近似于24个百分点为4290邵氏硬度材料为534邵氏硬度7。22加工模具材料的处理包括五个阶段对模具材料的成分分析，主要脱气搅拌，连铸，二次脱气，材料固化。该材料是制备增加和催化剂混合（10WT）的硅橡胶的增加和铁粉颗粒混合后进行了测试，以确保颗粒完全湿透，并评估通过材料的颗粒分布。从样品成型于2，4，6，8的混合时间准备011材料需要9分钟。每个样本在六个地点利用光学显微镜观察在上表面和下表面。检查图像转换为二进制图像和按面积计算的百分比用图像分析软件。图1描绘了对混合时间的平均面积粉末百分比。可以看出，变得更加均匀混合与搅拌时间的是呈现增加分散降低。结果上下表面不均匀沉降差异表明由于重力作用不显著8。尺寸精度注射模压成分图1按面积的百分比粉对混合时间在混合组分,空气混合和滞留的杂质必须清除。这是通过真空脱气必须进行的工作。进行测试，确定最低真空脱气时间。根据样品生产的范围从0到20分钟在740MMHG的各种真空时间。从而获得样品切片的数量和位置的空气夹杂图像分析。结果表明，没有明显杂质的空气样本，需要经过20分钟的真空脱气时间。一旦空气杂质被删除，材料转换为最终形式。铸造是在室温进行温度和大气压力下进行的。第二个阶段是进行脱气后的材料处理。这是为了确保在铸造阶段去除可能导致任何进一步的空气又夹杂其他的物质。最后，制造商的建议固化材料在室温下24小时9。3实验程序31模具设计与制造选一个简单的矩形组成的80毫米254毫米3175毫米。该组件是填补通过直径35毫米的，长25毫米的手肘抛物线，输入一个偏心圆环结束门指令。组件几何形状与水口配置如图2A。图2（A）元件的几何尺寸精度的调查（B）模具设计中使用强化硅橡胶插入金属模具框架如图2B。模具是铸造生产的有机硅橡胶金属粉末对主图案组合形成的。一个解决了一层厚度的模型在SL5170环氧树脂015MM作为主动模式。模具包括一个简单的两板模配置与平面分模线。分模线选择了这样的腔包让一个模具使用一半，让平面金属板使用另一半。K型热电偶的两个分别插入硫化橡胶的两个沿腔长的位置，约15毫米的腔两端，2至8毫米以下的腔面。这些是用来监测模具的温度。人们不需要将产品系统为材料弯曲的时间担心,模具仅为LOWVOLUME制造,可以有效的去除成型或冷却系统,因此周期时间并不苛刻。橡胶模具被三个发泄渠道分割，最后的橡胶浇不足问题已解决。32注塑注射高抗冲聚苯乙烯成型使用了横向夹紧用半自动立式柱塞式成型机。柱塞是由气缸驱动。桶使用带加热加热器和模具筒加热用加热器。一共有45个部件成型，如表1所述。用于模具组件的初始设置如表2。这些最初的设置是从制造商那里获得的数据，文献和成型试验进行类似的组件与模具的几何形状8，10，11是用金属加工出来。表1实验计划数量成型参数5初始设置列于表25保持时间减少到初始设置2秒5初始设置保持时间增加至10秒5注射温度降低到初始设置185度5注射温度初始设置减少到200度5注射压力降低到125MPA的初始设置5喷油压力提高到20MPA的初始设置5模具温度减少到50度的初始设置5模具温度提高到90度的初始设置表2参数设置初步成型注射压力16MPA夹紧压力12MPA模具温度70注塑温度215注射时间1S/全程保持时间5S冷却时间120S停腔时间120S铅球重量85G实验计划是根据不同的四个成型参数。参数即持有时间，注射温度，注射压力和模具温度，被选为他们已知的一对尺寸精度10。由于硅橡胶增强的有限的生命，所以模具一起进行全部析因试验的四个参数是不可行的。33测量程序用千分尺沿长度不同点测量成型的宽度和深度元件。宽度测量和深度要有九个10MM的间隔的长度位置。测量深度时，和宽度要有九个10MM间隔长度长度位置。4结果与讨论误差线代表在任何情况下获得的最大值和最小值。41保持时间图3平均宽度和保持时间在三个不同的组件生产的模压深度测量表3的形式显示的是特殊的组件生产的超大值。对于曲线的宽度的情况下，可以看出腔（30毫米55毫米），这是最清楚地看到从深度的测量结果在深度低于标准线。这些组件生产保持时间在5秒被认为是可以接受的。保持时间要充分包装模具，因此介于25秒该和510秒保持时间的结果是相似的。5秒和10秒组件的宽度平均最大相差是003到006毫米。宽度与深度的结果相似，平均差异为003及005MM的最大差异。这种相似性水平，大大利于分散，且表明了超过5秒的时间并没有对尺寸精度有所影响。42注射温度在不同温度下产生的组件注入的结果与保持时间的结果图（4）相似。注射温度的变化并没有对元器件的尺寸精度产生影响。宽度之间的平均差额的组件在热注射温度200,215和230时是004MM到008MM。与深度的结果相试，平均值也在003MM到006MM。尺寸精度注射模压成分图4平均宽度和温度三个注塑成型部件生产的深度测量43注射压力各种注塑压力产生的成分的结果列于图5。最重要的一点是曲线之间的差异。这突出表明，注射压力对模塑组件尺寸精度有影响。组件的尺寸注射压力125MPA下低于在该地区50至60。这相当于注射压力下，填补不足，包装模具型腔不完全。因此，有一短射相似的情况下，采用2的时间。在16MPA压力下注射，发现成功地克服了填充和模腔包装这个问题。在16MPA生产的部件是由一个034毫米（13）的平均深度和一个036毫米（112）的平均宽度组合成的。注射压力为20MPA的结果显示，从所需标准尺寸有进一步的偏差，这些组件是由一个045毫米（18）的平均深度，一个059毫米（184）的平均宽度组合成的。图5平均的宽度和深度测量元件生产塑造三个注射压力44模具温度在不同温度下的模具生产的零件的结果如图6所示。需要注意的是，模具的温度在三个组成部分产生的宽度差，各成分的平均宽度分别为2577毫米，2574毫米和2560毫米，模具温度50，70和90。总的趋势是，越来越多的组件宽度与模具温度降低。这是由于橡胶模具的热膨胀使空腔尺寸减少的结果。宽度曲线的形式和以前观察到的不同。在较低的模具温度为50的宽度与该地区靠近注入点更大。这是和模具加热同时进行所不足的。该材料进入模具冷却速度过快，阻碍了模具型腔填充。这导致了在注射压力下更大程度上提高对模具型腔的变形材料的观测。图6平均宽度和三个生产成型模具温度测量元件的深度45组成部分结果摘要成型总体结果进行了总结如图7所示，平均宽度和深度结果为主要成型测试。结果清楚地说明了不同的成型参数的影响，并表明注射压力和模具温度变化对尺寸精度有影响，而不是注射温度和保持时间。图7摘要主要成型试验结果表示，由一个白色条状表明成型的短射5结论测量矩形样品254毫米80毫米3175毫米的组件，为塑造下高抗冲聚苯乙烯各种使用柱塞式成型机的提供条件。通过对这些组件进行测量，发现它比一般的0306毫米的尺寸精度损失小。在不同的（保持时间，注射温度，模具温度和注射压力）四个参数下，发现有一对尺寸精度的对其有影响。那就是注射压力和模具温度。对于注射压力，不同的情况下，人们发现注射压力的增加导致了在元件尺寸的增加，从而提高尺寸精度的损失。在模具温度的情况下，发现增加模具的温度导致对尺寸精度的改善。模具温度提高使得硅橡胶更容易插入到模具结构。即在热膨胀模具的模具变形的压力下，这结果会降低腔大小同时成型组件的更准确。本次调查的重点是确定的成型参数，有助于提高尺寸精度在硅胶成型过程的损失。随着占主导地位的成型参数的知识是设想的有限元模型，以发展预测，并最终以补偿在这个过程中的尺寸精度的损失为基础。建立有限元模型的主要优点是能够预测更复杂的元件几何尺寸的尺寸精度的损失。鸣谢作者们希望获得爱尔兰的先进制造技术计划先进的技术和科学与创新首长爱尔兰企业的支持。参考文献1WANG,KANDZHOU,JACONCURRENTENGINEERINGAPPROACHTOWARDSTHEONLINEADAPTIVECONTROLOFINJECTIONMOULDINGPROCESSANNCIRP,2000,491,3793822ULLMAN,DTHEMECHANICALDESIGNPROCESS,2NDEDITION,1997MCGRAWHILL,NEWYORK3DIETER,GENGINEERINGDESIGNAMATERIALSANDPROCESSINGAPPROACH,3RDEDITION,2000MCGRAWHILL,NEWYORK4MICHAELI,W,BRINKMANN,SANDLANGEN,MHOWCLOSEAREMOULDEDPARTSFROMRTMOULDSFROMSERIESPRODUCTIONKUNSTOEPLASTICEUROPE,NOVEMBER1996,9105ROSOCHOWSKI,AANDMATUSZAK,ARAPIDTOOLINGSTATEOFTHEARTJMATERPROCESSINGTECHNOL,2000,106,1911986VENUS,A,VANDECROMMERT,SANDOHAGAN,STHEFEASIBILITYOFSILICONERUBBERASANINJECTIONMOULDTOOLINGPROCESSUSINGRAPIDPROTOTYPEDPATTERNSINPROCEEDINGSOFTHESECONDNATIONALCONFERENCEONDEVELOPMENTSINRAPIDPROTOTYPINGANDTOOLINGEDGBENNETT,BUCKINGHAMCOLLEGE,1997,PP105109MECHANICALENGINEERINGPUBLICATIONSLIMITED,LONDON7DUNNE,PANDBYRNE,GTHEEECTOFMOULDHEATINGONTHEACCURACYOFRAPIDTOOLIN