关于注塑模在角落处冷却影响的研究

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1、毕业论文（设计）文献翻译专业：08机械模具设计制造学号：084173816学生姓名：指导教师：2011年12月20日5关于注塑模在角落处冷却影响的研究1.J.G.Kovács,B.Sikló．Investigationofcoolingeffectatcornersininjectionmolding[J]．InternationalCommunicationsinHeatandMassTransfer38(2011)1330–1334摘要：有许多因素会影响注塑成型塑料部件在其角落位置处的翘曲变化发展。引起这种翘曲变

2、形的主要原因之一是注塑模具冷却时的温度不均匀现象。本文中这项研究提供了注塑成型模具热量流散传递的分析报告。分析表明，在塑料熔体充满型腔后的模具两边，即型芯和型腔表面，会出现显著的温差。值得注意的是在模具设计时应充分考虑到模具冷却时温度变化不均的实际情形，以避免塑料部件发生翘曲变形的现象。关键词：模拟注塑角效应　冷却1　序注射成型工艺是一种高效率、自动化的过程，用来制作具有复杂几何形状且尺寸紧凑、精度要求高的塑料部件。产品的质量取决于各工艺参数和因模具设计不合理或设备调试不当引起的缺陷。产生缺陷的主要原因之一是塑件在冷

3、却阶段的收缩引起的体积变小。收缩会导致塑件几何外形变化进而引起翘曲变形。非均匀冷却、收缩差异和取向效应会严重影到响翘曲现象的产生。收缩差异是由结晶度的变化和体积收缩引起的。取向效应是平行于分子取向与垂直于分子取向方向的收缩比例不同引起的。通常不含充填料的材料在平行于流动方向（简称流向）的收缩率大于垂直于流动方向（简称垂向）的收缩率；含填充物的材料收缩情况正好相反，垂向收缩率大于流向收缩率。正是这些不同的收缩率因素引起了取向效应。同时，模具壁的温度差异也会导致塑件在厚度方向上显著的收缩率不均匀，从而引起塑件翘曲变形。塑

4、件在某些部位的非均匀冷却现象造成了一个重大的技术难题，比如角落边道处不同尺寸型腔和型芯需要冷却。冷却变得不均匀，是因为模具型芯面比型腔面更难进行有效地冷却。塑件较热表面的收缩率大于较冷表面，因此，在这个冷却位置，部分角落边道在脱模后尺寸变的比正常模具设计尺寸要小。这种现象被认为是热塑性塑料在注塑模具中角落处发生翘曲的主要原因。使用注射成型模拟系统提供了一种分析这种影响的方法。不仅仅是零件模型，同时也是注塑模具设计，都可以用模拟系统来研究和优化。由于高生产效率的要求，当代高效率的冷却控制系统设计是模具设计时必须考虑到的

5、。为了获得准确的仿真模拟结果，有必要在分析过程中运用三维热量传递数学模型。大多数注射5成型模拟软件运用类似边界积分方程的方法，使用边界元法来分析传热过程。在本文中，将通过一个注塑成型模型的模拟分析，来分析显示热量传递影响塑料制件尤其是在其角落边道处外形变化的情况。２　实验2.1数学模型由质量、动量和能量守恒方程给出了的非等温，牛顿流体的广义方程。由式(1)–(10):动能方程：各项符号定义：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　5希腊符号定义：　　　　　能量方程：流体粘度模型：边界条件和初始条件：　　　模具壁　　　　

6、　　　　　　　　（7）中线　　　　　　　　　　　　　（8）流动前沿（9）入口（10）在这项研究中，可以使用控制体积有限元方法解决以上的方程公式。２．2零件和模具设计5为了测试不同工艺参数对注塑件角落弯道的质量影响，设计了一个特殊的样本。样本是一个顶部为V字型的试样，尺寸为65mm×75mm×2mm。两个侧面构成了一个90°直角。由于工艺参数和材料特性造成的变形，可以根据这个角度的变化来多次验证量化。样本见下图1。为了测试不同的模具设计和不同模具冷却情况下的翘曲现象，需要构建一个结构多变且能安装镶嵌件的注塑模具。在模具

7、中使用的浇口类型可以使用安装不同浇口嵌块的方法来改变。单一浇口或者双浇口的型腔浇注方式可以能通过在模具中安装可变旋转嵌块来完成。这就使得它能够分析塑件在角落处的熔接痕（参见图２）。可以在浇口处和型腔注塑末端安装两个传感器来测量型腔压力，使型腔中整个注塑过程中的压力情况能被跟踪和控制。翘曲基本上是受冷却因素影响的，尤其是在角落位置处，因此研究不同的模具温度对翘曲的影响，设计一个有效的冷却系统是很有必要的。为了控制冷却速度，还可以运用传感器来测量模具中型芯和型腔温度。图1V字型顶标本２．2模拟分析运用Autodesk公司

8、的MoldflowInsight2011的注射成型模拟来分析V型顶标本模型的冷却过程，并研究模具型腔注塑过程中的热量传导情况。该模型是单一型腔几何形状的注塑模具，软件模拟中使用三维网格线用来表示模型，用四节点四面体单元填充量。所使用的填充材料是北欧化工生产的DaplenHD120MO。模具型腔型芯嵌块的初始温度是40℃，熔料温度为230℃。为使