球形端蓋注塑模具設計【一模一腔】【內抽芯】【說明書+CAD】

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河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名： 賈保偉 學 號： 0312113 專 業(yè)： 模具設計與制造 設計題目： 圓形頂蓋注塑模具設計 指導教師： 原 紅 玲 2006年 4 月 1 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))： 文 獻 綜 述 在進行畢業(yè)設計之前，必須做好一切準備工作，而收集有關設計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設計工作開始時，只有對課題研究的內容有了，充分地了解，才會有設計目的和方向；所以收集、查閱有關文獻資料是必要的。 在設計之前首先應該對國內外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解，以便在設計過程中能夠正確、合理地設計出一套模具。下面就先分析一下國內外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀。 1.隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品的生產正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具也正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場的變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正在由手工設計、依靠工人的經驗和常規(guī)的機械加工技術向計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控加工中心進行切削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花等為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術方面轉變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢如下詳述： 1）.CAD/CAM技術的應用：CAD/CAM是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設計與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過它能夠對產品、模具結構、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。現(xiàn)在已經廣泛地應用與模具的設計與制造加工的過程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。 2）.模具標準件：模具的標準化對縮短模具制造周期、提高質量、降低成本起到很大的作用。我國的模具標準化程度達到30%以下，而國外先進國家達到70%—80%左右。這樣，不僅有利于國內的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國際化發(fā)展。 3）.模具的制造精度：國外的制造水平能夠是制造公差達到0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達到Ra 0.0002 mm以下（花10以上）；我國的制造水平可以是制造公差達到0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達到Ra0.00160.0008 mm（花7—8）。由此可見，如今模具技術的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國在這方面的技術與國外先進國家還有很大的差距。 4）.模具的使用壽命：國外的注塑模具的使用壽命，（合金鋼制模）500—1000萬次，（硬質合金制模）2億次；我國的注塑模具的使用壽命分別為：100—400萬次，6000—1億次。模具的使用壽命的加長就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產效益。 5）.模具的加工制造設備：國外已經廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線切割，電火花，化學腐蝕等先進的設備，大大地提高了模具的制造周期。 2.我國的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進入21世紀，隨著科學技術的發(fā)展，我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設計與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復雜，高效，長壽命的模具，并且能夠出口到國外，打開國外的市場。但是，目前我國的沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝，模具標準化，模具設計，模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國的模具在壽命，效率，加工精度，生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。因此這就需要我們努力去研究，推動我國模具業(yè)的發(fā)展。 3.在查閱、收集有關資料的時候，不僅使我對模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、模具的設計與制造技術等有了更多，更全面地了解；而且收集到了許多有關本課題的研究，與本課題相關、相似的東西，查找各種有關模具設計與制造方面的經驗公式，和經驗數(shù)據；通過查閱資料和文獻能夠將課堂上所學習到的理論知識，與實際生產當中的實例相結合去更好地成設計任務；并且使我在課程設計上有了更多的設計思路，也有了更多的考慮空間，同時也使我在設計的過程中能夠從多方面地去考慮問題——模具設計的合理性及對設計好的模具在工作過程中可能會出現(xiàn)的問題及解決辦法。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）： 1. 先通過收集和查閱各種文獻資料和與同學老師的交流、指導，對目前國內外的模具（沖壓模具）的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢進行深入的了解，預計用時間一周； 2. 拿到工件的結構簡圖，對工件進行結構形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細地分析，并查閱相關資料看是否符合常規(guī)零件結構設計，預計用時一周； 3. 經過對工件的結構工藝性分析，擬訂可行的沖壓工藝方案，并經過分析，研究、比較，選擇一種最為合理的沖壓工藝作為生產應用，估計用時間一周； 4. 進行主要的設計計算，利用各種經驗公式或者經驗數(shù)據對沖壓力（沖裁力、卸料力、總沖壓工藝力），壓力中心的位置，工作零部件的刃口尺寸的設計計算以及彈性卸料元件橡膠的設計，預計需用時間一周； 5. 根據工件的結構，材料，生產批量來進行模具的總體設計，包括模具的類型，定位方式，卸料方式，導向方式等方面的設計；在設計中，應該綜合考慮模具的安裝，維修，生產效率等，預計用時間一周； 6. 對模具的主要零部件進行設計，主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和導柱導套等零件，根據工作需要的強度來設計尺寸，包括各零件的圖紙，預計需用時間兩周； 7. 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡圖）需要用時間一周； 8. 模具主要零部件的加工工藝過程（凸模、凹模、定位板、卸料板）分析與設計，預計用時一周； 9. 模具的裝配與調試，預計用時一周；  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 球形端蓋注塑模具設計 緒論 模具乃工業(yè)的基礎，隨著工業(yè)的發(fā)展，產品的品種和數(shù)量不斷增加，使模具的需求也不斷增加，而對模具的質量要求也越來越高。因此設計出合格的模具關系到國民經濟的發(fā)展，關系到社會主義的建設，關系到全面“全面建設小康社會”的進程！ 注塑成型是塑料成型的主要方法之一，用注塑成型方法加工的塑料制品，不僅可以成型復雜結構的制品，而且制品精度高，質量好，注塑成型的生產率也高。由于塑料的物理性能化學性能與其它材料不同，因此注塑塑料制品的設計與成型加工以及模具設計亦有它獨特的一面。要設計出結構合理，造型優(yōu)美，經濟耐用的塑料制品，不但要考慮塑料本身的特性，而且要考慮到塑料成型的工藝，模具的結構，制品的使用環(huán)境以及制品的經濟效益。 為制得理想的模塑制品，除選用合適的塑料品種以外，還必須考慮塑料制品的模塑工藝性。塑料制品的模塑工藝性與模具設計有著密切的關系，然而模具是根據制品設計的，因此，制品設計能適應模塑工藝要求，才能設計出合格的模具結構。由此而見，根據模塑工藝要求設計制品關系到制品的順利制造，提高制品質量和生產效率及降低成本等問題。 該制品為球形端蓋，材料是尼龍1010，屬于熱塑性塑料，從使用性能上看該塑料性質堅韌、耐磨、耐疲勞、耐油、耐水、抗霉菌，其尼龍1010半透明，吸水性較小，且熔點高。從成型工藝看，其屬于結晶型塑料，熔融溫度范圍窄，且熱穩(wěn)定性能差，溫超過300℃、滯留30分鐘即分解，且流動性能好，容易溢料，易發(fā)生“流涎現(xiàn)象”成型收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕，所以成型條件要穩(wěn)定，料溫不宜超過300℃，應該低模溫低料溫，高注射壓力以及采用白油脫模劑等措施！ 該制件的結構特征可知，（1）其內部有一倒鉤式凸臺，因此需要內抽芯機構，內抽芯不同于一般的側向分型與抽芯機構，因為它不能有很大的抽拔距，也很難利用開模合模動力；（2）由于制件外圍有一圓環(huán)凸緣，由此又需要二級脫模機構，脫模機構的簡單與否對模具的結構復雜程度和制造成本有很大的影響；（3）由于該材料為尼龍1010，其成型工藝比較復雜，根據本材料的成型工藝特性，設計合格的模具結構和成型工藝參數(shù)的選定是其又一個難點；（4）考慮到耗費，成本，成型周期，生產效率及后序加工方面，要才用合適的澆注系統(tǒng)，根據當前模具技術水平，選用效率高，耗費低的無流道澆注系統(tǒng)較為方便；，因此設計和各的無流道模具又是本模具設計的一個核心。 總上所述，根據材料的成型工藝特點，選定合適的注塑工藝參數(shù)，設計出合格的型腔型芯，設計簡單可靠的內抽芯機構和二級脫模機構，設計高效率，低成本的無流道澆注系統(tǒng)是本設計的幾個關鍵所在，技術所在。 球形端蓋注塑模具設計 第1章.模塑工藝規(guī)程的編制： 1.1. 塑件工藝性分析： 1.1.1.塑件的原材料分析； 塑件的材料才用尼龍1010，屬于熱塑性塑料，從使用性能上看該塑料性質堅韌、耐磨、耐疲勞、耐油、耐水、抗霉菌，其尼龍1010半透明，吸水性較小，且熔點高。 從成型工藝看，其屬于結晶型塑料，熔融溫度范圍窄，且熱穩(wěn)定性能差， 溫超過300℃、滯留30分鐘即分解，且流動性能好，容易溢料，易發(fā)生“流涎現(xiàn)象”成型收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕，所以成型條件要穩(wěn)定，料溫不宜超過300℃，應該低模溫低料溫，高注射壓力以及采用白油脫模劑等措施！ 1.1.2.塑件結構和尺寸精度及表面質量分析： （1）結構分析：從零件圖上分析，該零件總體形狀為球形，在邊緣有一周凸緣，高位14MM，內部有一倒鉤形凸臺，內寬為直徑6MM，外寬為直徑10MM，零件為中心對稱形狀，因此該模具設計時要使用內抽芯機構和二級脫模機構，成型該零件的模具屬于中等復雜程度的注塑模具結構！ （2）尺寸精度分析：如圖（1）所示： 圖（1） 由于該零件尺寸未標注，未注公差的精度按MT6計算，則零件圖中各個尺寸為：φ，，，，，，， φ，，。 由于該工件的精度不高，對應的模具相關零件的尺寸加工容易保證；從零件的確厚來看,壁厚最大處為10MM，最薄處為5MM，壁厚較均勻，有李于零件的成型。 （3）表面質量的分析：該表面沒有特別的要求，保證一般質量即可，沒有缺陷，毛刺，內部不得有導電雜質，但尼龍1010的成型過程不穩(wěn)定，較復雜，故要做好工藝安排。 1.2.計算塑件的體積和質量： 　塑件的體積V=頂圓的體積+凸緣的體積+內凸臺的體積 頂圓體積=大球缺體積—小球缺體積 =1/3πH(3r-H)--πh(3r-h) =1/3π〔 x (3x140—12)—49x(3x135—7)〕 =41081 =14π（） =1824 9πx =706 V=+V3 =41081+1824+706 =44 查資料得：尼龍的密度為；1.05g/. M=ρV =44x05 =46g 考慮實際情況，采用一模一腔的模具結構，并初步選用XS-ZY-1000的注塑機。 1.3.塑件注塑工藝參數(shù)的確定： 查閱相關資料及參考工廠實際情況，PA1010的成型工藝參數(shù)初步選定為：（試模時可根據實際情況調節(jié)） 查中國模具設計大典，PA1010的滯流溫度為200℃，分解溫度為300℃，由此可以選定工藝參數(shù)為： 料筒溫度：后段：190℃---210℃ 中段：200℃---220℃ 前段：210℃---230℃ 預熱：100℃---110℃，時間12---16S； 　　　噴嘴溫度為：210℃---220℃ 注塑壓力為：90MPa 注塑時間為：30S; 保壓：10S； 冷卻：20S； 高壓：5S； 總周期：120S： 第2章.注塑模的結構設計： 注塑模具的結構設計主要包括：分型面的選擇，模具型腔數(shù)目的確定，型腔的排列方式，冷卻水道布局，澆口位置的設置，模具工作零件的結構設計，側向分型與抽芯機構的設計，推出機構的設計等內容。 2.1.分型面的選擇： 模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構，復雜程度，模具的制造難易，模具的成本，所以要根據分型面的選擇原則和塑料成型要求來選擇合適的分型面。 圖（2） 此種分型制品的方位便于脫模，開模后制品留在動模部分，這樣便于利用成型設備脫模，同時降低了模具的復雜程度，減少模具加工難度又便于脫件，所以此種分型較為合理。 2.2.澆注系統(tǒng)的設計： 由于該模具為單型腔生產，考慮到塑料的塑料的耗費及成型周期以及后加工問題，該澆注系統(tǒng)采用無流道注塑模具澆注系統(tǒng)。 由于該制件質量體積都不小，所以成型周期不宜短，因此不宜采用井噴式熱流道模具，由于尼龍1010的成型部穩(wěn)定，又不能采用塑料絕熱延伸式噴嘴，設計分析，采用空氣絕熱式延伸式噴嘴成型系統(tǒng)。 中國模具設計大典說明，延伸式噴嘴有標準件，但噴嘴設計加工都比較方便，可以根據模具的具體形式自行設計延伸式噴嘴及澆口襯套。其形式如圖（3）所示： 圖（3） 空氣絕熱的延伸式噴嘴如上圖所示，噴嘴通過直徑1MM，臺階長度1MM左右的點澆口直接注入型腔。采用空氣絕熱時，噴嘴與型腔在澆口附近系直接接觸，因此有大量的熱從噴嘴傳向型腔。為了降低傳熱量，應該減少二者的接觸面積，除澆口周圍外將其余地區(qū)留作空氣間隙。由于與噴嘴尖端接觸處的型腔壁很薄，容易被噴嘴頂壞或變形，不能靠它來承受噴嘴的全部推力，因此在噴嘴與模具之間還設計有一環(huán)形的承壓面。 2.3.抽芯機構的設計： 根據制件的結構特征，其內部有一倒鉤式小凸臺，成型后不易脫模，因此要設計已內抽芯機構； 該內抽芯不同于一般的外抽芯機構，此機構不允許有側向抽動距離，斜道主斜導柱也不可靠，因此只能采用彈性抽芯機構，所以要考慮分型型芯的往復左右運動;同時，根據制件和模具特征，該抽芯機構還要充當二級脫模機構和復位的任務。其結構形式如圖（4）所示： 尺寸及結構如圖所示，該抽芯結構有固定的兩個擺桿1.2完成，當模具在注塑時，其受內壁的壓力處于閉合狀態(tài)，當模具打開，動模后退，頂桿頂東向前推出時，由于內芯的彈簧的頂力下，兩擺桿張開，內凸臺脫出，完成抽芯任務；當模具閉合時，定模推動型芯端部使脫模機構逐漸后退，運動到一定位置，動模推動推板使模具的脫模機構最終達到初始位置，此時完成了整個抽芯脫模的工作。 說明：該擺桿形式的內抽芯機構比兩活塊形式的機構簡單可靠，它很好的解決了活塊運動時的定位和運動的可靠性，但也存在一定的問題，比如，兩擺桿外擺時擺桿超出了內芯，這樣在抽芯和復位過程中兩擺桿的活動量要受到限制，同時在復位時候兩擺桿會和定模產生接觸及摩擦，這樣會對擺桿的強度和表面質量提出一定的要求，對定模內表面也會產生一定的影響。但此只是次要矛盾不會影響主要矛盾，如果把擺桿的活動圓心設置在推桿中心會解決以上問題，但會使推桿和內芯的結構復雜，強度也不易保證。 該內芯的外形結構設計為圓型，其制造過程要不方形復雜，打磨圓面時候也沒有平面簡單，但圓型結構比方形結構在配合和運動過程中要方便。 圖4 2.4.脫模機構的設計： 由制件的結構可知，該制件外圍的凸緣需要采用二級脫模機構，當球蓋內腔脫離凸模后，外凸緣要與推件板分離，這要求推件板停止運動，制件繼續(xù)運動，或有一個超前運動，使制件與推件板分離。 根據要求，結合模具結構，設計出了連桿式二級脫模機構；當連桿在凸臺上時，推板向前運動能帶動推桿推動推件板向前運動，在脫件后期，連桿脫離凸臺，此時推板的運動不再帶動推板，而只帶動與型芯的連桿，此時制件與推件板產生相對運動，從而完成二級脫模。其機構如裝備圖所示。具體尺寸看零件圖。 2.5.成型零件的結構尺寸： （1）凹模的結構設計：模具采用一模一腔結構的結構形式，由于采用無流道結構，所以在其上還要開設澆口襯套的位置，以及冷卻水道。其結構如零件圖所示； （2）凸模的結構：凸模的外型與零件內型相配合，內部還要設置彈性抽芯槽，以安裝內抽芯機構，其大小與形狀參考零件圖。 第3章.模具設計的有關計算： 3.1.型腔與型芯工作尺寸的計算： 類別 序號 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 工作尺寸 型 腔 的 計 算 1 型腔內表面 2 型芯外表面 3 各尺寸高度 型 芯 的 計 算 1 直徑 φ 2 高度 上式中：——分別指塑料制品中的最大極限尺寸（MM）； ——分別指塑料制品的最小極限尺寸（MM）; 分別指塑件的最大，最小，平均收縮率（%）； 分別指塑件和成型零件的尺寸公差。 查相關資料得PA1010的收縮率S=0.5%—4%，平均收縮率=2.25%，考慮制件的精度，及模具制造水平，取△/3； 3.2.型腔側壁厚度和底板厚度的計算： （1）查相關手冊知，該模具型腔壓力〈 49MPa，〉29MPa；由型腔底壁厚度th的經驗公式得： th=(0.12---0.13)b×(1.5---1.6) =0.18b B為凹模型腔的內孔短邊尺寸或其底面的受壓寬度： b=100mm th=18mm (2)型腔側壁厚度： Tc=0.20L+17 (L為凹模型腔內孔邊長尺寸) =20+17 =37 由于其為圓型內孔，比矩形受力稍小，因此可以圓整取35mm; 第4章.模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計算： 本塑件在注射成型時不要求有太高的模具溫度，因而在模具上可不設加熱系統(tǒng)，是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計： 設模具平均溫度為40℃，用20℃的常溫水作為模具冷卻介質，其出口溫度為30℃，產量為（每兩分鐘一件）1.3kg/h； = =7.14×/min 上式中 V----冷卻水的體積流量（/min）； G----單位時間內注入模具內的塑料熔體的質量（kg/h）； Δ----塑料成型時在模具內釋放的熱焓量（J/kg）; C----冷卻水的比熱容〔J/(kg.K)〕; ρ----冷卻水的密度（kg/）； ----冷卻水的出口溫度（℃）； ----冷卻水的進口溫度（℃）； 根據理論計算，所需水的流量很小，可以不設置冷卻水道，但考慮實際因素，由于工廠的季節(jié)溫度時常變換，模具溫度并不穩(wěn)定，所以可以設置小直徑短 距離的冷卻水道，根據需要而選用！ 冷卻水道德直徑設為8/mm,其長度不要求過長，結構如零件圖所示。 第5章.其它零件的設計及模具的閉合高度的確定： 5.1支承和固定零件的設計： 在支承和固定零件的設計中，根據經驗確定：定模座板=40mm,動模座板=40mm,支架=190mm,其厚度=40，凸模支承板=35mm,凸模固定板=35mm,推件板=25mm，凹模型腔板80mm, 固定零件均有用標準件，也有非標準件，標準件型號見其固定件的零件圖； 非標準件如圖所示，其用于支架的固定和連接： 5.2.模具閉合高度的確定： ++++++L =40+40+190+35+35+25+80 =445mm 第6章.注塑機有關參數(shù)的校核： 本模具的外型尺寸為445mm×380mm×380mm。XS—ZY—1000型注塑機最大安裝尺寸為550mm×480mm，故能滿足模具的安裝要求。 模具的閉合高度445mm，XS—ZY—1000型注塑機所允許的模具最小厚度=370mm，=600mm，即滿足模具的安裝條件。 ≤H≤ 經查資料XS—ZY—1000型注塑機最大開模行程S=1300，滿足頂出塑件的要求； 經驗證，XS—ZY—1000型注塑機能滿足使用要求，故可采用。 第7章. 試模可能產生的問題及改善措施 試模中所獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產品的特殊性。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應當解決的問題。 7.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側，滯留于模腔內，致使脫模機構失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： （1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （2） 注射保壓和注射高壓時間過長，造成過量充模。 （3） 冷卻時間過短，物料未能固化。 （4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （5） 型腔內壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 7.2 粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模。 （2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大。 （3） 模腔溫度過高，使制件在設定溫度內不能充分固化。 （4） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內完成固化。 （5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 7.3 粘著主流道 （1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內無法完成料道物 料的固化。 （3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （4） 主流道襯套內孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜。 （5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 7.4 成型缺陷： 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 （1） 注射填充不足： 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： a. 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產生燒焦現(xiàn)象。 c. 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應調大鎖模力，保證正常制件料量。 （2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒）： 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： a. 注射過量 b. 鎖模力不足 c. 流動性過好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翹曲變形 （3） 制件尺寸不準確 初次試模時，經常出現(xiàn)制件尺寸與設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因: a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變??；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調整工藝條件即可。通過調整工藝條件，通常只能在極小范圍內使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 7.5 調整措施： 調整時應注意調節(jié)進料速度，增加排氣孔，正確設計澆注系統(tǒng)。注意控制期。 7.6.其它說明： 本設計中對脫模斜度及排氣槽均無特別說明，在制造過程中要適當考慮，或制造后由鉗工修復；其它不祥之處見零件圖； 8.模具典型零件加工工藝過程卡片 零件圖號： 圖5 零件名稱： 凹模型腔板 工序號 工序名稱及內容 設備名稱 工時 1 毛坯準備：將圓坯準形棒料鍛成方形并進行退火處理； 空氣錘 1h 2 刨六面： 將方形毛坯刨成六個平面； 牛頭刨床 2h 3 磨上下兩平面； 平面磨床 2h 4 劃線：將該加工的部位劃線打樣沖； 鉗工 1h 5 用成型電極加工凹模型腔； 電火花成型加工設備 6h 6 加工螺孔及導孔； 鏜床及鉗工 2h 7 熱處理：淬火回火并檢測硬度； 熱處理車間 2h 8 磨上下兩平面; 平面磨床 1h 9 鉗工研磨內孔;使各圓孔達到要求； 鉗工 4h 10 精修;內孔按凸模修出間隙； 鉗工 4h 第9章，設計小結： 通過這次模具設計，讓我熟悉了模具設計的基本流程和在設計過程中應該考慮的問題及注意事項，通過設計結合實踐經驗總結出以下方法： （1）合理的選擇模具結構：根據塑件的圖紙和技術要求，研究和選擇適當?shù)某尚头椒ㄅc設備，結合工廠的機械加工能力，提出模具結構方案，充分征求有關方面的意見，進行分析討論，以使設計出的模具結構合理，質量可靠，操作方便。必要時候可以根據模具設計和加工的需要，提出修改塑件圖紙的要求； （2）正確地確定模具成型零件的尺寸：成型零件是確定之間形狀，尺寸和表面質量的直接因素，關系甚大，需要特別注意。計算零件的尺寸時，一般可以根據平均收縮率法。對精度較高并需控制修模余量的制件，可按公差帶法計算，對于大型精密制件，最好用類比法； （3）涉及的俄模具應當制造方便：設計模具時，盡量做到使設計的模具制造容易，造價便宜，特別那些比較復雜的成型零件，必須考慮采用一般機械加工河南機電方法和還是采用特殊的加工方法。同時還要考慮試模以后的俄修模，要留有足夠的修模余量； （4）充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工：盡量用模具成型出符合塑件設計特點的制件，包括孔槽，凸凹等部分，減少澆口和溢邊的尺寸，避免不必要的后加工； （5）設計的模具應當效率高，安全可靠：這一要求涉及到模具設計的多方面，如澆注系統(tǒng)需充?？?，閉?？欤瑴囟日{節(jié)系統(tǒng)效果好，脫模機構靈活可靠，自動化程度高等； （6）模具結構要適應塑料的成型特性：在設計模具時，充分了解所用塑料的成型特性，并盡量滿足要求，同樣是獲得優(yōu)質制件的重要措施； （7）模具零件要耐磨耐用； 第10章，致謝： 致謝 經過這次畢業(yè)設計，在原紅玲教授的指導下，使我系統(tǒng)的復習了機械學基礎課程，材料學基礎課程，以及計算機繪圖能力，熟悉了模具設計的基本流程和應該注意和考慮的問題，使我具備了設計中等復雜程度的塑料模具，這與指導老師原紅玲教授的辛勤指導是分不開的，在此向原紅玲教授，以及在設計過程中給予指導和幫助的楊占堯教授，翟德梅教授，程芳教授，蘇光老師，于智紅老師致以誠摯的謝意！ 三年的大學生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。 畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。 在學校中，我們主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次演練。通過畢業(yè)設計可是把我們以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，使我們在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。 由于資質有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，由于有了課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導老師原紅鈴老師在這一段時間給予無私的幫助和指導，并向他們致于深深的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負他們給予我的知識和對我們寄予的厚望！ 第11章，參考資料： （1）中國模具設計大典 李德群主編 江西科學技術出版社出版； （2）實用模具技術手冊 李紹林主編 上?？茖W技術文獻出版社； （3）模具工使用技術手冊 彭建生主編 機械工業(yè)出版社出版； （4）模具標準應用手冊 許發(fā)樾主編 機械工業(yè)出版社出版； （5）模具設計與制造手冊 馮炳堯主編 上?？茖W技術出版社出版； （6）塑料注塑模結構與設計 楊占堯主編 清華大學出版社出版； （7）塑料模具圖冊 閻亞林主編 高等教育出版社出版； （8）公差配合與技術測量 薛彥成主編 機械工業(yè)出版社出版； - 23 - 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 王 飛 學 號 B07020319 指導老師 千學明 外文出處Proceedings of the World Congress on Engineering 2009 Vol I WCE 2009，July 1-3，2009 ，london，U.K. 附 件1. 原文：New Cooling Channel Design for for Injection Moulding 2.譯文:新型注塑模具冷卻通道設計 2011年3月12日 New Cooling Channel Design for Injection Moulding A B M Saifullah, S.H. Masood and Igor Sbarski Abstract Injection moulding is one of the most versatile and important operation for mass production of plastic parts. In this process, cooling system design is very important as it largely determines the cycle time. A good cooling system design can reduce cycle time and achieve dimensional stability of the part. This paper describes a new square sectioned conformal cooling channel system for injection moulding dies. Both simulation and experimental verification have been done with these new cooling channels system. Comparative analysis has been done for an industrial part, a plastic bowel, with conventional cooling channels using the Moldflow simulation software. Experimental verification has been done for a test plastic part with mini injection moulding machine. Comparative results are presented based on temperature distribution on mould surface and cooling time or freezing time of the plastic part. The results provide a uniform temperature distribution with reduced freezing time and hence reduction in cycle time for the plastic part. Injection moulding is a widely used manufacturing process in the production of plastic parts [1]. The basic principle of injection moulding is that a solid polymer is molten and injected into a cavity inside a mould which is then cooled and the part is ejected from the machine. Therefore the main phases in an injection moulding process involve filling, cooling and ejection. The cost-effectiveness of the process is mainly dependent on the time spent on the moulding cycle in which the cooling phase is the most significant step. Time spent on cooling cycle determines the rate at which parts are produced. Since, in most modern industries, time and costs are strongly linked, the longer is the time to produce parts the more are the costs. A reduction in the time spent on cooling the part would drastically increase the production rate as well as reduce costs. So it is important to understand and optimize the heat transfer process within a typical moulding process. The rate of the heat exchange between the injected plastic and the mould is a decisive factor in the economical performance of an injection mould. A B M Saifullah is a research doctoral student at Industrial Research Institute Swinburne (IRIS), Swinburne University of Technology, Melbourne,Australia (e-mail- msaifullah@swin.edu.au), also Member, IAENG. S. H. Masood is a Professor of Mechanical & Manufacturing Engineering at Faculty of Engineering and Industrial Sciences, Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia. (Corresponding author, ph:+61-3-9214 8260, fax: +61-3-9214 5050, e-mail: smasood@swin.edu.au) Dr Igor Sbarski is a Senior Lecturer at Faculty of Engineering and Industrial Sciences, Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia.(e-mail: isbarski@swin.edu.au ). Heat has to be taken away from the plastic material until a stable state has been reached, which permits demolding. The time needed to accomplish this is called cooling time or freezing time of the part. Proper design of cooling system is necessary for optimum heat transfer process between the melted plastic material and the mould. Traditionally, this has been achieved by creating several straight holes inside the mould core and cavity and then forcing a cooling fluid (i.e. water) to circulate and conduct the excess heat away from the molten plastic. The methods used for producing these holes rely on the conventional machining process such as straight drilling, which is incapable of producing complicated contour-like channels or anything vaguely in 3D space. An alternative method of cooling system that conforms or fits to the shape of the cavity and core of the mould can provide better heat transfer in injection moulding process, and hence can result in optimum cycle time. This alternative method uses contour-like channels of different cross-section, constructed as close as possible to the surface of the mould to increase the heat absorption away from the molten plastic. This ensures that the part is cooled uniformly as well as more efficiently. Now-a-days, with the advent of rapid prototyping technology such as Direct Metal Deposition (DMD), Direct Metal Laser Sintering (DMLS) and many advanced computer aided engineering (CAE) software, more efficient cooling channels can be designed and manufactured in the mould with many complex layout and cross-sections[2,3,4]. This paper presents a square section conformal cooling channel (SSCCC) for injection moulding die. Simulation has been done for an industrial plastic part, a circular plastic bowel for these SSCCC and compared with conventional straight cooling channels (CSCC) with Moldflow Plastic Inside (MPI) software. Comparative experimental verification has also been performed with SSCCC and CSCC die for a circular shape test part with mini injection moulding machine for two plastic materials. Result shows that SSCCC die gives better cooling time and temperature distribution than that of CSCC dies. II. DESIGN OF THE PART AND MOULDS A.Part design The part circular plastic bowl made of polypropylene (PP) thermoplastic, as shown in Fig 1(a) has been designed with Pro-Engineer CAD software. It was then exported to IGES (Initial Graphics Exchange Specification) file surface model to import in MPI for analysis. Material volume of the plastic part is 177.90cm3 and its weight is 162.3 gm. Experimental test part as shown in Fig 1(b) has also been designed with Pro-Engineer software. Experimental verification has been done with two types of plastic materials, PP and ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene). Test part volume was 8.8 cm3, and part weight for ABS and PP were 8.68 gm and 8.13gm respectively. B.Mould Design Mould design has been done using Pro/Molde sign module of the Pro/Engineer system. This mould is then manufactured with Computer Numerical Control (CNC) machine. The mould shown in Fig 2 has two parts, the core and the cavity. Square section conformal cooling channel (SSCCC) has been produced around the cavity by CNC machining of one half of the channel on cavity part and the other half on the core part. Both halves are then joined with screws and sealed with liquid gasket (Permatex) to avoid water leakage. III. ANALYSIS AND RESULTS MPI simulation software has been used for part analysis [5]. Analysis sequence was flow-cool-warp. Polypropylene plastic material has been used for analysis. Comparative analysis has been done with conventional straight cooling channel (CSCC) and SSCCC. The diameter of CSCC was 12 mm and the length of SSCCC section size was 12 mm (Fig 3). Fusion meshing with global edge length of 0.995 cm has been used. The numbers of mesh elements used were 12944 and 12291 for CSCC and SSCCC respectively. Both cases used cooling medium as normal water of 25°C Reynolds number was 10000, melting temperature was 230 °C. Comparative analysis result from MPI as shown in Fig 4 shows that SSCCC shows better temperature distribution and less part freezing time than CSCC. In case of CSCC, most of the part cools in about 24 second except the top few areas, while on the other hand SSCCC diagram shows that it is less than 20 seconds. And also CSCC shows the time to freeze range to be sec and SSCCC shows this to be 0.3-87.15sec. So, using SSCCC, 5 second of cooling time has been reduced which is 35% reduction of cooling time. III. ANALYSIS AND RESULTS MPI simulation software has been used for part analysis [5]. Analysis sequence was flow-cool-warp. Polypropylene plastic material has been used for analysis. Comparative analysis has been done with conventional straight cooling channel (CSCC) and SSCCC. The diameter of CSCC was 12 mm and the length of SSCCC section size was 12 mm (Fig 3). Fusion meshing with global edge length of 0.995 cm has been used. The numbers of mesh elements used were 12944 and 12291 for CSCC and SSCCC respectively. Both cases used cooling medium as normal water of 25°C Reynolds number was 10000, melting temperature was 230 °C. Comparative analysis result from MPI as shown in Fig 4 shows that SSCCC shows better temperature distribution and less part freezing time than CSCC. In case of CSCC, most of the part cools in about 24 second except the top few areas, while on the other hand SSCCC diagram shows that it is less than 20 seconds. And also CSCC shows the time to freeze range to be sec and SSCCC shows this to be 0.3-87.15sec. So, using SSCCC, 5 second of cooling time has been reduced whime IV. EXPERIMENTAL VERIFICATION AND RESULTS Experimental verification has been done with a circular shape plastic test part using the machined mould as shown in Fig 5. Part diameter was 40 mm and thickness was 7 mm. The mould dimension was 10x10x2.5 cm3. Mould material was mild steel. Experiment has been done with a mini injection moulding machine of TECHSOFT mini moulder (Fig 6). Two thermocouples TC08 K type of PICO technology have been used to measure temperature of top and bottom surface of the test part. Melting temperature was 250°C for both ABS and PP. Normal water has been used as a cooling medium, room temperature has been measured as 25 °C, so is cooling water. Cooling channel diameter was 5 mm for CSCC and SSCCC section size was 5 mm. With two thermocouples, surface temperature of the test part has been measured for every second. From Fig 7 it is noted that for the ABS plastic, using SSCCC, the top face and bottom face of test part cooled earlier than that with CSCC. In case of SSCCC, maximum top and bottom surface temperature recorded at particular time immediately after injection were 53.36 °C and 52.1°C. After 30 second, this temperature reduced to 42.47 °C and 43.07 °C, whereas, for CSCC they were 53.24, 52.01 and 47.47, 47.72 °C. So in average, 4 to 5 °C reduction in temperature happens using the SSCCC. Similar results also have been found when using PP as the part material. From Fig 8, it can be shown that using SSCCC, about 2 to 3°C reduction in temperature can be possible. In experimental tests, twenty sample test parts have been produced for ABS and PP material for experimental verification and in every case almost the same data has been found. Fig 9 shows the sample test parts in ABS and PP, which have been produced for experimental verification. V. CONCLUSION The cooling process is one of the most important sub processes in injection moulding because it normally accounts for approximately half of the total cycle time and affects directly the shrinkage, bending and warpage of the moulded plastic product. Therefore, designing a good cooling channel system in the mould is crucial since it influences the production rate and quality. The results of MPI simulation and experimental verification show that using square shape conformal cooling channels gives up to 35% reduction in cooling time and 20% of the total cycle time can be obtained, thus greatly improving the production rate and the production quality of injection moulded parts. ACKNOWLEDGMENT These authors are grateful to Mrs. and Phil Watson of Faculty of Engineering and Industrial Science, Swinburne University of Technology for their technical support for die making with CNC machining. REFERENCES [1 ] D.V. Rosato, D.V. Rosato and M.G. Rosato, Injection Moulding Handbook-3rd ed , Boston, Kluwer Academic Publishers, (2003). [2 ] X. Xu, E. Sach and S.Allen, The Design of Conformal Cooling Channels In Injection Moulding Tooling,Polymer Engineering and Science, 4, 1, pp 1269-1272, (2001). [3] D.E. Dimla, M. Camilotto, and F. Miani: Design and optimization of conformal cooling channels in injection moulding tools, J. of Mater. 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Masood 和 Igor Sbarski 摘要 注塑成型是大規(guī)模生產塑料零件時最通用并且最重要一種操作方法。在此項工藝當中,冷卻系統(tǒng)的設計好壞是非常重要的,因為它很大程度上決定了零件的生產周期。一個良好的冷卻系統(tǒng)設計可減少生產周期,并保證零件的尺寸穩(wěn)定性。本文敘述的是一個注塑膜的冷卻通道系統(tǒng)的橫切面內容。對這些新的冷卻通道系統(tǒng)進行模擬實驗。工業(yè)園區(qū)采用比較分析法，用注塑仿真分析軟件分析塑料內部，內部有常見的冷卻通道。微注射成型機的塑料零件已得到實驗驗證。用模具表面溫度的分布情況和塑料零件的冷卻時間，或是凝固時間相比較分析得到的。結果表明，均勻的溫度分布可減少凝固時間，從而減少塑料零件成型周期。 1.介紹 注塑成型的方法廣泛使用于塑料部件的工藝生產當中 [1]。注射成型的基本原理是,一個固體聚合物熔化后,注入到模具型腔內，冷卻之后脫模。因此，主要階段是注射成型，過程包括填充、冷卻和脫模。塑模周期決定生產成本效益高低，而冷卻過程是尤為重要的一步。冷卻周期決定部件生產效率。因此，在現(xiàn)代工業(yè)當中，生產成本和生產時間有密切關系，生產部件的時間越久，成本越高。減少冷卻時間可在根本上增加生產效率，并且減少生產成本。因此，理解和優(yōu)化典型的成型過程即內傳熱是很重要的。熱交換率是塑料注射制品和模具的決定性因素，影響注塑模具的生產業(yè)績。 A B M Saifullah是工業(yè)研究機構的一名博士生會員, 就讀于斯威本國立科技大學，澳大利亞墨爾本人，電子郵件：msaifullah@swin.edu.au。 IAENG. S. H. Masood的是斯威本國立科技大學機械制造工程系的一名教授, 澳大利亞墨爾本人。聯(lián)系電話:+ 61-3-9214 8260,傳真:+ 61-3-9214 5050,電子郵件:smasood@swin.edu.au Igor Sbarski博士是斯威本國立科技大學機械制造工程系的一名高級講師，澳大利亞墨爾本人。電子郵件:isbarski@swin.edu.au)。 熱量必須從塑膠材料上移開，直到達到穩(wěn)定狀態(tài)為止后,才可允許脫膜。此過程中需要完成冷卻時間或是凝固時間。對于最佳熱傳遞過程來說，在熔融的塑料材料和模具間，恰當?shù)睦鋮s系統(tǒng)設計是很有必要的。在模具型芯和型腔內安裝直井眼然后注入冷凍液也就是冰水，使熔融的塑料散熱。此方法用于常規(guī)機械加工過程中，使用直鉆制造這類小孔,而卻不能生產像通道或是3D空間這類復雜的孔狀。 一個冷卻系統(tǒng)的替代方法, 在注射模具的過程當中，符合或適合于模具型腔形狀和核心形狀，才能提供更好的熱傳遞，從而得到最優(yōu)生產周期。這種方法是用不同橫截面相同通道，盡量貼近模具表面減少熔融塑料的熱量。這確保零件均勻冷卻效率更佳。目前，隨著快速成型技術的來臨，例如：直接金屬沉淀工藝，直接金屬激光燒結工藝，還有許多先進的計算機輔助工程軟件的,可以給模具設計并制造許多復雜布局和復雜橫切面的更高效冷卻通道[2、3、4]。本文介紹了一種方形截面的冷卻通道注塑壓模，并模仿這種方法生產一種圓形塑料碗，并與使用模擬仿真分析軟件制作的直線形冷卻通道相比較。用這個方形冷卻通道和傳統(tǒng)的直線形冷卻通道壓模來完成這項驗證性試驗，是為了用微注射成型機制作的模具將一個圓形通道分為兩種塑材。結果表明方形冷卻通道壓模的冷卻時間和溫度分布都比直線形冷卻通道壓模有優(yōu)勢。 零件和模具設計方面 1. 零件設計 用聚丙烯制成的圓形塑料碗，如圖1(a)，采用Pro-Engineer CAD軟件設計的。輸出初始圖形規(guī)格模具表面圖形文檔，在輸入到MPI中進行分析。塑料零件體積是177.90和質量是162.3mg。試驗測試零件如圖1(b)，此零件使用Pro-Engineer軟件設計出來的。使用Pro-Engineer CAD軟件對聚丙烯和丙烯腈這兩種類型的塑料材料已做了大量的實驗驗證。測出零件體積是8.8,聚丙烯部分和丙烯腈部分質量分別為8.58mg和8.13mg。 2 .模具設計 模具設計當中利用Pro / Molde 設計Pro / Engineer 系統(tǒng)組件。采用計算機數(shù)控技術制造模具。圖2中所示的模具有兩個部分型心和型腔。采用電腦數(shù)控技術將方形冷卻通道一半設計在型腔部分和另一半設計在型心部分。然后將這兩部分用螺絲連接，并用液態(tài)填料密封以免漏水。 圖- 1：CAD模型（a）圓形塑料碗，（b）被測試部分。 圖- 2 ：CAD模型的核心（上）和兩個型腔。 3．分析結果 MPI仿真軟件被用來零件分析[5]。用聚丙烯塑料材料分析注入、冷卻、變形這三步順序。對比分析出方形冷卻系統(tǒng)通道與傳統(tǒng)的直線形冷卻通道的區(qū)別。直線形通道的直徑為12mm，方形通道長度為12mm（圖3）。0.995cm周長的聚變嚙合已被應用到工業(yè)當中。直線形通道和方形通道的嚙合元素的數(shù)量分別為12944個和12291個。這兩種情況下均使用25°標準海水，雷諾數(shù)為10000，熔煉溫度是230℃的冷卻介質。比較分析MPI結果如圖4，從圖中看出，直線形通道溫度分布比方形通道更為均勻些，而方形通道所需冷卻時間相對直線形較少。直線形冷卻通道除了頂頭部分很小以外，大部分零件冷卻時間需要大概24秒，而方形冷卻通道圖解表明其冷卻時間要少于20秒。直線形冷卻通道的凝固時間大概在0.46-93.7秒之間，方形冷卻通道冷卻時間在0.3-87.15秒之間。因此,使用方形冷卻通道，需要5秒的冷卻時間，冷卻時間減少了35%。 圖- 3 MPI分析，（a）：直線型冷卻通道，（b）：方形冷卻通道 圖4比較二者冷卻時間，（a）：方形冷卻通道（b）直線形冷卻通道。 4.實驗驗證結果 對一個圓形的塑料零件用模具加工機器實驗驗證結果如圖5所示。零件直徑是40mm，厚度是7mm。模具標準尺寸是10x10x2.5。 模具材料是低碳鋼。用TECHSOFT迷你模具加工機即一個小型注塑機進行實驗驗證如圖6。兩個采用PICO技術生產的TC08 K型熱電偶已被用來測量被測試零件的上下表面溫度。聚丙烯和丙烯腈的熔解溫度均是250°C。標準海水已被用來作為冷卻介質,由于室溫25℃,所以叫做冷卻水。冷卻通道直徑是5mm,正方形冷卻通道和直線型冷卻通道標準截面尺寸是5mm。每隔一秒測試一下兩個熱電偶的表面溫度。圖7記錄了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑的方型通道頂部和底部的表面比直線型通道更早冷卻。方形冷卻通道的頂部和底部的表面溫度在特定時間立即注射后最高記錄是52.1和53.36℃，30秒后溫度分別降低到42.47℃和43.07℃,而直線形冷卻通道頂部和底部最高溫度記錄分別是53.24℃和52.01℃,30秒后降到溫度分別為47.72℃和47.47℃。所以，采用方形通道溫度平均可降低4到5℃。用聚丙烯作為零件的材料時實驗也發(fā)現(xiàn)有類似的結果。從圖8可看出使用方形冷卻通道時, 溫度可能降低2 到3℃。實驗測試出20個樣品是由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料制成的，發(fā)現(xiàn)樣品都具有相同的數(shù)據。圖9記錄了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樣品試驗和聚丙烯實驗驗證結果 圖- 5：（a）低碳鋼核心（左）（b）低碳鋼直線形和正方形冷卻通道模具型腔 圖6測試注塑實驗裝置，左：迷你裝置，右： PC輸出溫度。 圖7 ABS溫度比較圖 圖- 8：聚丙烯溫度比較圖 圖- 9抽樣檢測，左：ABS塑料，右：聚丙烯塑料。 4.結論 注射成型過程轉換到冷卻過程是至關重要的一步,因為冷卻時間通常約占總周期的一半，從而直接影響到模具塑料產品的收縮和彎曲程度。因此,在模具設計當中一個良好的冷卻通道系統(tǒng)是至關重要的,因其影響生產效率和產品質量。MPI仿真結果和實驗驗證表明使用方形冷卻通道可減少35%的冷卻時間，總周期20%的時間可大大提高注射模零件的生產效率和生產質量。 鳴謝 這些作者都要感謝來自沃森工業(yè)工程學院的Meredith女士和Phil Watson。他們得到了斯威本國立科技大學的電腦數(shù)控生產模具技術的支持。 參考文獻 [1] D.V.Rosato, D.V.Rosato和M.G. 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