电加热方式的快速热循环注塑模具及装置设计文献综述

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1、文献综述电加热方式的快速热循环注塑模具及装置设计1前言部分注塑模在塑料模具中用量最大，涉及面广，约占整个塑料成型模具的60%[1]。注塑成型技术具有生产效率高、成本低、产品多样化等特点,是塑料制品的主要成型方法之一。然而，随着家电、通讯、电子、汽车、光电等行业的迅速发展，人们对塑料制品提出了壁厚更薄、结构更复杂、表面更美观、强度更高等方面的要求，传统注塑成型技术已经很难满足这种发展的需求。快速热循环注塑工艺(RapidHeatCycleMolding,RHCM)[2]，又称高光无熔痕技术，是一种无熔痕、高光洁度的塑料成型技术，能够取消喷涂工艺，降低生产成本，减少环境污染，提高产品品质，其生

2、产的塑件课直接进入产品装配阶段，显著缩短了塑件的生产流程，是一种前景广阔的绿色注塑工艺。快速热循环注塑工艺(RapidHeatCycleMolding,RHCM)采取动态模温控制方法，在加热阶段加热模具表面到很高的温度，使得熔体可以在高模温下充模，从而提高熔体的充模能力和流动能力；在冷却阶段采用低温冷却介质快速冷却塑件，以缩短成型周期。利用该技术，可在保证生产效率的前提下，生产外观优越的塑料制品，例如：无熔接痕、无流痕、高光泽度等。此外，快速热循环注塑技术还可应用于薄壁件和具有微结构的塑料制件的成型[3]。对于快速热循环注塑工艺，模具的加热冷却效率及温度均匀性，直接影响到其成型周期和最终产

3、品的质量。因此，探讨如何提高加热冷却效率，并改善温度均匀性对快速热循环注塑工艺的生产应用具有重要意义。2主题部分2.1国内外发展现状：我国塑料模具工业起步较晚，底子薄，与工业发达的国家相比存在很大的差距。但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和改革开放政策方针引导下，我国注塑模得到迅速发展，高效率、自动化、大型、微型、精密、无流道、气体辅助、高寿命模具在整个塑料模具中占所占的比重越来越大。我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多“大而”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精

4、”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的高端产品仍然占据重要地位。快速热循环注塑成型技术，又称高光无熔痕注塑技术，是一种无熔痕、高光洁度的绿色注塑成型新工艺，是当前注塑成型技术中研究开发的前沿问题。国内外众多研究者及企业针对其中的关键技术与工艺、关键装备及控制系统等进行了较深入的研究与开发。常见的注塑成型工艺过程可分为模具闭合、注塑装置前移、注射充模、保压预塑、注射装置后

5、退、开模顶出、取件等7个阶段，其工艺循环过程如图1所示。图1常规注塑成型循环示意图快速热循环注塑的工艺过程与常规注塑基本一致，所不同的是增加了模具加热和冷却两个工作过程，如图2所示。从图2中可以看出，根据模具温度的变化情况，可将整个注塑过程分为加热、高温保持、冷却和低温保持等4个工作阶段。另外，模具加热可以与开模取件、合模等工艺过程并行，从而可以减少模具升温对注塑成型周期的影响[4]。图2快速热循环注塑成型示意图从图2可见，动态模温控制是快速热循环注塑工艺的关键技术。在快速热循环注塑过程中，模具必须快速地加热或冷却到注塑周期中指定的温度。温度及其在型腔表面分布的一致性将严重影响生产效率和零

6、件的质量，如果加热或冷却后型腔表面的温度低或者分布不均匀就容易产生熔接痕、流痕。因此对型腔表面的温度要求非常严格以获得高品质的塑料制品。模具型腔表面的温度分布要尽可能一致，加热时间必须足够短，以确保生产效率。模具的快速冷却一般可以利用高速流动的低温冷却介质将热量带走，或直接采用自然空冷的方法也可满足工艺要求。因此，在现有的研究开发中，较多地集中在模具的快速加热方法上。模具的快速加热则有很多方式，例如蒸汽加热、电加热、电磁感应加热、红外加热、热传导加热等[5]。但总的来说，可以将其分为内部加热和外部加热两大类。目前，国内外对快速热循环注塑工艺(RapidHeatCycleMolding,RH

7、CM)这项技术研究甚少。近两年，日本富士、韩国三星和LG、荷兰飞利浦和美国GE相继推出了该项技术。在我国，海信集团自主开发了该项技术，并成功应用于大型液晶平板电视机面板[6]的注塑生产，并建成了注塑生产线，得到了很好的应用。该新工艺的关键技术主要包括材料、工艺、模具和控制系统，其中模具表面温度的动态控制是高光无熔痕注塑工艺的关键技术之一。Yao[7,8,9]等提出了一种利用感应加热实现模温动态控制的方法，并通过实验和模拟