汽車儀表蓋內(nèi)飾標(biāo)識(shí)罩注射模設(shè)計(jì)【說明書+CAD+UG】

汽車儀表蓋內(nèi)飾標(biāo)識(shí)罩注射模設(shè)計(jì)【說明書+CAD+UG】,說明書+CAD+UG,汽車,儀表,蓋內(nèi)飾,標(biāo)識(shí),注射,設(shè)計(jì),說明書,仿單,cad,ug 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(jī)。 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(guó)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(guó)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(guó)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(zhǎng)度為12mm（圖3）。0.995cm周長(zhǎng)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(guó)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) [1] D.V.Rosato, D.V.Rosato和M.G. 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