計(jì)數(shù)器底座注塑件注塑模具設(shè)計(jì)【計(jì)算器外殼】【一模兩腔】
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)
外 文 翻 譯
英文翻譯題目一： Treating and the modern mould make high speed
英文翻譯題目二：New Cooling Channel Design for Injection Moulding
學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)： 材料成型及控制工程
班 級(jí)： 成型102班
姓 名： 何足道 學(xué)號(hào) 10403070234
指 導(dǎo) 教 師： 陳永清
2014年2月8日
英文題目一
Treating and the modern mould make high speed
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指導(dǎo)教師評(píng)語
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年 月 日
英文題目二
New Cooling Channel Design for Injection
Moulding
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年 月 日
高速加工和現(xiàn)代模具制造
一、概述
1．目前模具制造的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)部門中，占有舉足輕重的地位。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的75%，精加工的50%及塑料零件的90%將由模具完成。目前中國模具市場(chǎng)需求已達(dá) 500 億元之規(guī)模。汽車模具、特別是覆蓋件模具年增長速度將超過 20 %；建材模具也迅速發(fā)展，各種異型材模具、墻面和地面模具成為模具的新增長點(diǎn)，今后幾年塑料門窗和塑料排水管增長將超過 30 %；家電模具年增長速度將超過 10 %；IT 業(yè)年均增長速度超過 20 % ，對(duì)模具的需求占模具市場(chǎng)的 20 %。2004 年中國機(jī)床工具工業(yè)產(chǎn)值將繼續(xù)增長。我國模具制造市場(chǎng)潛力巨大。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，近年來，我國模具的年總產(chǎn)值達(dá)到30億美元，進(jìn)口超過10億美元，出口超過1億美元。增長從1995年的25% 增加到2005年的50%。國外專家預(yù)言：亞洲在全球模具制造中占據(jù)的份額，將從1995年的25%增加至2005年的50%。
中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，形成了華東和華南兩大基地，并且逐漸擴(kuò)大到其他省份。(山東,安徽,四川) 1996年～2002年，模具制造業(yè)產(chǎn)值年平均增長14%，2003年增長25%。2003年我國模具產(chǎn)值為450億人民幣?？偖a(chǎn)量位居世界第3，出口模具3.368億美元，比上年增長 33.5%。但是，我國技術(shù)含量低的模具已供過于求，精密、復(fù)雜的高檔模具很大部分依靠進(jìn)口。每年進(jìn)口模具超過10億美元。出口超過1億美元精密模具精度要求在 2～3μ m,大型模具需要滿足8000kN合模力注塑機(jī)的要求;小型模具需滿足直徑1mm塑料管的要求。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢(shì)，在國外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機(jī)床大面積取代電火花機(jī)床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加工中心生產(chǎn)廠機(jī)床的60%以上賣給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢(shì)，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。采用高速切削替代電火花生產(chǎn)模具，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。
2．高速加工在模具制造中的應(yīng)用
2．1高速切削的優(yōu)點(diǎn)：
1） 刀具的高轉(zhuǎn)速和機(jī)床的高進(jìn)給以及高加速度，大大提高金屬切除率；
2） 高速切削減小切削力；
3） 高速切削熱大部分由切屑帶走，工件發(fā)熱少；
4） 高速切削減少振動(dòng)，提高加工質(zhì)量；
2．2高速加工應(yīng)用于模具加工的效益
1） 快速粗加工和半精加工，提高加工效率；
2） 高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表明質(zhì)量高，形狀精度提高，比EDM加工提高效率50%，減少手工修磨；
3） 硬切削加工最后成型表面，提高表面質(zhì)量、形狀精度，(不僅是表面粗糙度低，而且表面光亮度高)，用于復(fù)雜表面的加工更具優(yōu)勢(shì)；
4） 避免EDM加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命20%；
5） 結(jié)合CAD/CAM技術(shù)快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類電極。
3． 采用高速切削加工模具需要解決的問題
在國內(nèi)，由于資金、技術(shù)等方面的原因，應(yīng)用高速切削生產(chǎn)模具還處于初期階段。 還存在機(jī)床、刀具、工藝以及其他方面的一些問題需要逐步解決。 缺點(diǎn)是加工成本高，對(duì)刀具的使用有較高的要求，不能使用過大的刀具，要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持，設(shè)備運(yùn)行成本高。
二、加工模具的高速加工機(jī)床
模具精加工和硬切削加工需要數(shù)控高速機(jī)床,模板、模架加工需要精密、高效數(shù)控機(jī)床等。許多機(jī)床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)，有的加工中心生產(chǎn)廠機(jī)床的60%以上賣給模具企業(yè)。模具行業(yè)今后幾年年均有50億元的固定資產(chǎn)投入，其中80%是購買模具加工設(shè)備，也就是說每年有40億元人民幣要購買金切機(jī)床。目前我國數(shù)控機(jī)床的平均利用率大約20%，高速機(jī)床的利用率3～5%。模具企業(yè)也有相當(dāng)?shù)膯挝毁徺I高速機(jī)床，從6000～40000rmp的都有。
1．高速機(jī)床的技術(shù)參數(shù)要求
加工中心主軸大功率、高轉(zhuǎn)速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機(jī)床一般要達(dá)到15000～20000rmp。通常主軸轉(zhuǎn)速在10000rpm以下的機(jī)床可以進(jìn)行粗加工和半精加工，達(dá)不到精加工的精度；無法達(dá)到400m/min以上的切削速度。
2． 五軸機(jī)床的應(yīng)用增加趨勢(shì)
1）加工路線靈活，表面形狀復(fù)雜；
2）加工范圍大，適合多種類型模具加工；
3）切削條件好，減少刀具磨損，提高刀具壽命；
3． 購買CAD/CAM軟件和高速機(jī)床配套
據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有幾十億美元用于進(jìn)口機(jī)床，大部分電加工機(jī)床和高速機(jī)床需要進(jìn)口。
三、高速切削模具的刀具技術(shù)
高速切削加工還需配備適宜高速切削的刀具。高速加工刀具材料的進(jìn)展促使了高速加工的發(fā)展。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強(qiáng)陶瓷刀具使得兼顧高硬度的刀刃部和高韌性的基體成為可能。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片,其硬度可達(dá)3500～4500HV。聚晶金剛石(PCD)其硬度可達(dá)6000～10000HV。近年來德國SCS、日本三菱(神鋼)及住友、瑞士山特維克、美國肯納飛碩等國外著名刀具公司都先后推出了各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具,還有能直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂層刀具異軍突起,在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。新刀具材料和刀具技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)使高速加工上的瓶頸問題不再會(huì)出現(xiàn)在刀具上。
但是，進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也阻礙高速切削模具的重要因素。
一般來說,刀具以及刀夾的加速度達(dá)到3g以上，刀具的徑向跳動(dòng)要小于0.015mm，而刀的長度不能大于4倍的刀具直徑。根據(jù)SANDVIK公司的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，在使用碳氮化鈦(TICN)涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀(58HRC)進(jìn)行高速銑削時(shí),粗加工刀具線速度約為100m/min,而精加工和超精加工時(shí),其線速度超過了 280m/min。這樣對(duì)刀具的材料(包括硬度、韌性、紅硬性(高溫狀態(tài)下保持切削性能))、刀具的形狀(包括排屑性能、表面精度、動(dòng)平衡性等)以及刀具壽命都有很高的要求。根據(jù)國內(nèi)模具高速精加工的經(jīng)驗(yàn)，采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)，線速度超過了400～800m/min。選擇足夠高速度的機(jī)床硬切削模具精加工。Delcam 采用0.8mm直徑的刀具加工窄槽，轉(zhuǎn)速40000rpm，0.1mm深度，進(jìn)給速度30m/min。.
1． 選擇刀具參數(shù)，如負(fù)前角刀具等。刀具要求比普通加工要求抗沖擊韌性更高，還要求抗熱沖擊能力強(qiáng)；
2． 采取多種方法提高刀具壽命，降低刀具成本。
3． 采用高速刀柄，目前應(yīng)用最多的是HSK刀柄，熱壓裝夾刀具。注意刀具裝夾后的整體動(dòng)平衡；
4． 當(dāng)前的刀具企業(yè)在解決高速切削刀具技術(shù)方面已經(jīng)做了很多工作，面向加工的刀具服務(wù)會(huì)幫助解決很多問題，刀具生產(chǎn)廠家成為主體，參考刀具生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)。
四、 提高高速切削模具效率的工藝技術(shù)
1． 刀具直徑和長度的選擇
2． HSM和EDM的選擇
3． 干切削和潤滑冷卻
4． 進(jìn)給選擇：通常進(jìn)給量< 銑刀直徑10%，進(jìn)給寬度< 銑刀直徑40%。
根據(jù)材料情況合理選擇加工工藝參數(shù)
國外高速銑削加工零件材料質(zhì)量較，材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相同,加工性能比較穩(wěn)定；而國外公司生產(chǎn)的刀具也是以他們的材料標(biāo)準(zhǔn)做試驗(yàn)；推薦的加工參數(shù)一般比較適合他們的標(biāo)準(zhǔn)，如果使用他們的刀具，與國內(nèi)的零件材質(zhì)有一定的區(qū)別,在高速銑削時(shí),這種差別表現(xiàn)得較為明顯，有些參數(shù)可以直接應(yīng)用，但有些效果就比較差。而國內(nèi)企業(yè)一般選用零件材質(zhì)有一定的標(biāo)準(zhǔn),所使用的零件材料，特別是能用高速加工的零件材質(zhì)，一般會(huì)局限在某些零件材料范圍內(nèi),這對(duì)我們應(yīng)用高速加工技術(shù)也提供了有利的條件，會(huì)在較少的加工材料范圍內(nèi)應(yīng)用。這里要強(qiáng)調(diào)的是，一定要在這些材料上選取優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)，并且納入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。選用國產(chǎn)刀具,很少有推薦高速銑削的技術(shù)參數(shù)的,有必要做試驗(yàn),取得比較滿意的參數(shù),最好選用固定的刀具生產(chǎn)廠家,減少試驗(yàn)的次數(shù),形成加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),這樣可以提高設(shè)備有效利用率,降低生產(chǎn)成本,可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
五、高速切削的加工刀具路徑和編程
1） 平面進(jìn)給路徑選擇
2） 輪廓加工路徑選擇
3） 保持切削載荷平穩(wěn)
4） 保持相對(duì)平穩(wěn)的進(jìn)給量和進(jìn)給速度
5） 在平面切削中保持園拐角
6） 合理選擇精加工余量
HSC精加工對(duì)CAM的編程要求：1）盡量避免拐角的銑削運(yùn)動(dòng)；2）盡量避免工件外的進(jìn)刀與退刀運(yùn)動(dòng)，直接從輪廓進(jìn)入下一個(gè)深度?；蛘卟捎寐菪€或斜向進(jìn)給切入；
3）恒定每刃進(jìn)給，提高質(zhì)量，延長刀具壽命；4）輪廓加工保持在水平面上等。高速切削CAM軟件：Delcam 公司幾年前就開始了高速切削加工編程技術(shù)的研究，開發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；最近，MasterCAM 公司也開發(fā)了高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；國內(nèi)北航海爾也在開發(fā)高速切削自動(dòng)編程軟件模塊；
六、 高速機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)
1） 高速數(shù)據(jù)處理
2） 拐角預(yù)測(cè)處理
3） NURBS非有理樣條插補(bǔ)曲線加工
七、 高速切削模具的安全問題
1） 刀具磨損和破壞的監(jiān)測(cè)；
2） 刀片連接的強(qiáng)度；
3） 和普通機(jī)床加工不同，安全防護(hù)和開機(jī)前對(duì)機(jī)床和刀具的嚴(yán)格檢查非常重要。
八、 目前我國在采用高速加工模具技術(shù)中存在的問題
1．機(jī)床
1） 國產(chǎn)高速機(jī)床整體性能尚有差距，功能部件性能還不能滿足要求。包括電主軸的功率和轉(zhuǎn)速，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格高；
2） 機(jī)床的高速下動(dòng)態(tài)特性研究還不夠，因而影響整機(jī)的性能；
3） 五軸機(jī)床還不夠成熟，進(jìn)口機(jī)床價(jià)格太高；
4） 配套技術(shù)和設(shè)備還不完全。
2． 刀具：
1） 國產(chǎn)刀具還不能夠適應(yīng)高速切削的應(yīng)用，特別是高速硬切削光整加工。進(jìn)口刀具價(jià)格高。刀具技術(shù)是影響高速切削加工模具的一個(gè)重要因素。
2） 配套技術(shù)還不夠，包括刀柄、成套在線動(dòng)平衡等。
3． 高速模具加工工藝技術(shù)及實(shí)驗(yàn)
1） 由于高速加工模具的歷史比較短，缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累；
2） 對(duì)高速切削工藝研究比較少，投入不夠，立項(xiàng)比較困難；
3） 缺少高速切削數(shù)據(jù)庫或手冊(cè)，目前還是空白；
4） 模具生產(chǎn)廠家對(duì)高速切削的認(rèn)識(shí)不夠，缺乏長期效益的分析對(duì)比；
4． 缺乏高速切削自動(dòng)編程軟件；
5． 缺乏五軸聯(lián)動(dòng)高速切削自動(dòng)編程CAM軟件。
結(jié)束語：
模具市場(chǎng)對(duì)高速加工有強(qiáng)烈需求，但是技術(shù)跟不上。起步晚，基礎(chǔ)較差，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢。需要各個(gè)方面協(xié)調(diào)發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合利用各個(gè)方面力量推動(dòng)高速切削在模具制造中的應(yīng)用。我們希望，通過各方面的努力，在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，通過技術(shù)進(jìn)步，像汽車、機(jī)床、家電一樣，在不遠(yuǎn)的將來，我國不但要成為模具生產(chǎn)大國，而且要成為模具生產(chǎn)強(qiáng)國。
參考文獻(xiàn)
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5、郭東明.王曉明.面向快速制造的特種加工技術(shù).中國機(jī)械工程，2000，(11)
新型注塑模具冷卻通道設(shè)計(jì)
作者
A B M Saifullah, S.H. Masood 和 Igor Sbarski
摘要
注塑成型是大規(guī)模生產(chǎn)塑料零件時(shí)最通用并且最重要一種操作方法。在此項(xiàng)工藝當(dāng)中,冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好壞是非常重要的,因?yàn)樗艽蟪潭壬蠜Q定了零件的生產(chǎn)周期。一個(gè)良好的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可減少生產(chǎn)周期,并保證零件的尺寸穩(wěn)定性。本文敘述的是一個(gè)注塑膜的冷卻通道系統(tǒng)的橫切面內(nèi)容。對(duì)這些新的冷卻通道系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。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(nèi)部，內(nèi)部有常見的冷卻通道。微注射成型機(jī)的塑料零件已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。用模具表面溫度的分布情況和塑料零件的冷卻時(shí)間，或是凝固時(shí)間相比較分析得到的。結(jié)果表明，均勻的溫度分布可減少凝固時(shí)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(chǎn)當(dāng)中 [1]。注射成型的基本原理是,一個(gè)固體聚合物熔化后,注入到模具型腔內(nèi)，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(chǎn)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(chǎn)效率。因此，在現(xiàn)代工業(yè)當(dāng)中，生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間有密切關(guān)系，生產(chǎn)部件的時(shí)間越久，成本越高。減少冷卻時(shí)間可在根本上增加生產(chǎn)效率，并且減少生產(chǎn)成本。因此，理解和優(yōu)化典型的成型過程即內(nèi)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(chǎn)業(yè)績。
A B M Saifullah是工業(yè)研究機(jī)構(gòu)的一名博士生會(huì)員, 就讀于斯威本國立科技大學(xué)，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(xué)機(jī)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(xué)機(jī)械制造工程系的一名高級(jí)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(dá)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(shí)間或是凝固時(shí)間。對(duì)于最佳熱傳遞過程來說，在熔融的塑料材料和模具間，恰當(dāng)?shù)睦鋮s系統(tǒng)設(shè)計(jì)是很有必要的。在模具型芯和型腔內(nèi)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(jī)械加工過程中，使用直鉆制造這類小孔,而卻不能生產(chǎn)像通道或是3D空間這類復(fù)雜的孔狀。
一個(gè)冷卻系統(tǒng)的替代方法, 在注射模具的過程當(dāng)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(chǎn)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(shù)的來臨，例如：直接金屬沉淀工藝，直接金屬激光燒結(jié)工藝，還有許多先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助工程軟件的,可以給模具設(shè)計(jì)并制造許多復(fù)雜布局和復(fù)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(chǎn)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(gè)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(xiàng)驗(yàn)證性試驗(yàn)，是為了用微注射成型機(jī)制作的模具將一個(gè)圓形通道分為兩種塑材。結(jié)果表明方形冷卻通道壓模的冷卻時(shí)間和溫度分布都比直線形冷卻通道壓模有優(yōu)勢(shì)。
零件和模具設(shè)計(jì)方面
1. 零件設(shè)計(jì)
用聚丙烯制成的圓形塑料碗，如圖1(a)，采用Pro-Engineer CAD軟件設(shè)計(jì)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(jìn)行分析。塑料零件體積是177.90和質(zhì)量是162.3mg。試驗(yàn)測(cè)試零件如圖1(b)，此零件使用Pro-Engineer軟件設(shè)計(jì)出來的。使用Pro-Engineer CAD軟件對(duì)聚丙烯和丙烯腈這兩種類型的塑料材料已做了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。測(cè)出零件體積是8.8,聚丙烯部分和丙烯腈部分質(zhì)量分別為8.58mg和8.13mg。
2 .模具設(shè)計(jì)
模具設(shè)計(jì)當(dāng)中利用Pro / Molde 設(shè)計(jì)Pro / Engineer 系統(tǒng)組件。采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)制造模具。圖2中所示的模具有兩個(gè)部分型心和型腔。采用電腦數(shù)控技術(shù)將方形冷卻通道一半設(shè)計(jì)在型腔部分和另一半設(shè)計(jì)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(cè)試部分。
圖- 2 ：CAD模型的核心（上）和兩個(gè)型腔。
3．分析結(jié)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(duì)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(yīng)用到工業(yè)當(dāng)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(gè)和12291個(gè)。這兩種情況下均使用25°標(biāo)準(zhǔn)海水，雷諾數(shù)為10000，熔煉溫度是230℃的冷卻介質(zhì)。比較分析MPI結(jié)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(shí)間相對(duì)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(shí)間需要大概24秒，而方形冷卻通道圖解表明其冷卻時(shí)間要少于20秒。直線形冷卻通道的凝固時(shí)間大概在0.46-93.7秒之間，方形冷卻通道冷卻時(shí)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(shí)間，冷卻時(shí)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(shí)間，（a）：方形冷卻通道（b）直線形冷卻通道。
4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果
對(duì)一個(gè)圓形的塑料零件用模具加工機(jī)器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果如圖5所示。零件直徑是40mm，厚度是7mm。模具標(biāo)準(zhǔn)尺寸是10x10x2.5。 模具材料是低碳鋼。用TECHSOFT迷你模具加工機(jī)即一個(gè)小型注塑機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證如圖6。兩個(gè)采用PICO技術(shù)生產(chǎn)的TC08 K型熱電偶已被用來測(cè)量被測(cè)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(biāo)準(zhǔn)海水已被用來作為冷卻介質(zhì),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(biāo)準(zhǔn)截面尺寸是5mm。每隔一秒測(cè)試一下兩個(gè)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(shí)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(shí)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)有類似的結(jié)果。從圖8可看出使用方形冷卻通道時(shí), 溫度可能降低2 到3℃。實(shí)驗(yàn)測(cè)試出20個(gè)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(jù)。圖9記錄了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樣品試驗(yàn)和聚丙烯實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)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(cè)試注塑實(shí)驗(yàn)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(cè)，左：ABS塑料，右：聚丙烯塑料。
4.結(jié)論
注射成型過程轉(zhuǎn)換到冷卻過程是至關(guān)重要的一步,因?yàn)槔鋮s時(shí)間通常約占總周期的一半，從而直接影響到模具塑料產(chǎn)品的收縮和彎曲程度。因此,在模具設(shè)計(jì)當(dāng)中一個(gè)良好的冷卻通道系統(tǒng)是至關(guān)重要的,因其影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。MPI仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明使用方形冷卻通道可減少35%的冷卻時(shí)間，總周期20%的時(shí)間可大大提高注射模零件的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。
鳴謝
這些作者都要感謝來自沃森工業(yè)工程學(xué)院的Meredith女士和Phil Watson。他們得到了斯威本國立科技大學(xué)的電腦數(shù)控生產(chǎn)模具技術(shù)的支持。
參考文獻(xiàn)
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[4]一個(gè)B和s . h . Masood M Saifullah、優(yōu)化設(shè)計(jì)和熱分析冷卻通道的注射模塑料零件模具,材料科學(xué)論壇,由561-565 1999 - 2002年,頁。(2007)。
[5 A B Saifullah, S. H. Masood和Igor Sbarski，塑料注射成型時(shí)使用新型冷卻通道優(yōu)化周期時(shí)間和改進(jìn)零件質(zhì)量。ANTEC@NPE 2009年,美國。
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