外文文献翻译《注塑模具的设计与热分析》.doc

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1、中文译文：注塑模具的设计与热分析摘要:本文介绍了用于生产热变形测试样品的注塑模具的设计，这种模具能为自身实现热分析，从而得到模具的热残余应力的影响。文章对技术，理论，方法以及在注塑模型设计中需要的考虑的因素也进行了介绍。模具设计是通过商用计算机辅助设计软件Unigraphics系统的13.0版本实现的。这种用于分析因样品不均匀冷却产生的热残余应力的模具，已经通过使用13.5版的被称作LUSAS分析员的商业有限元分析软件得到了开发，而且存在问题也已经解决。该软件通过绘制相应的时间反应曲线为模具提供了温度分布等高线图以及注塑周期中的温度的变化。结果表明，与其他区域相比，收

2、缩可能更容易发生在冷却渠道附近的区域。热变形就是这种在模具的不同区域的不均衡降温效果引起的。 关键词：注塑模具；设计；热分析1.引言塑料业是世界上发展最快的工业之一，被列入产值达数十亿美元的产业。几乎每一个在日常生活中使用的产品都涉及塑料的使用，这些产品大部分可通过注塑成型方法生产［1］。注塑成型工艺因其制造过程是以较低的成本生产各种形态和复杂几何形状的产品而众所周知［2］。注塑成型工艺是一个循环工艺，整个过程分为四个重要的阶段，即：充模，保压，冷却和喷射。在注塑成型过程是从漏斗中把树脂和适当的添加剂注入到注塑成型机的加热/注射系统开始的［3］。这就是“充模阶段”，在

3、这个过程中，模腔填充了达到注射温度的热聚合物熔体。在模腔填充后的“保压”阶段，更多的是聚合物熔体在更高的压力下被装进腔体，以补偿因聚合物固化引起的预计萎缩。接下来便是冷却阶段，在此过程中模具会冷却，直到有足够的刚性部分被弹出。最后一个阶段是“弹射阶段”，这个阶段模具被打开，成型部分被弹出，过后，模具会再次被关闭开始下一个循环［4］。因为主要是靠经验，包括了实际工具的反复修改，所以设计和制造所需性能的注塑成型聚合物部件的过程很昂贵的。在模具设计任务中，由于包含了喷射和气压因素，通常来说，在核心区为模具设计特别附加的几何结构是相当复杂［5］。19为了设计出模具，许多重要的

4、设计因素必须加以考虑。这些因素是模具的大小，模腔的数量、布局，热流道系统，门控系统，收缩和弹射系统［6］。在模具的热分析中，其主要目的是分析热残余应力或模压对产品尺寸方面的影响。热诱导应力主要发生在注塑零件的冷却阶段，主要是由于其较低的热传导率和熔融树脂和模具之间的温度差异。在场冷却过程中的产品腔的温度是不平衡的［7］。冷却过程中，离冷却通道越近的地方能更大程度的冷却下来。这种温度的不同引起了材料的异收缩，从而带来热应力。明显的热应力可能会引起变形问题。因此，在注射成型过程的冷却阶段对热残余应力场进行模拟是非常重要的［8］。通过了解热残余应力的分布特点，我们就可以预测

5、热残余应力引起的变形。在这篇论文中，为生产翘曲测试样本设计的提出了这样一种注塑模具设计：它能对模具实现热残余应力对其的影响实现热分析。2.方法2.1.翘曲测试样本的设计这一部分介绍了用于注塑模具设计的翘曲测试样本的设计。对于外壳很薄的产品来说，很明显翘曲是存在其中的主要问题。因此，产品开发的主要目的就是设计一个塑件能为外壳很薄的注塑模具的翘曲问题确定影响因素。翘曲测试样本是由薄塑料壳而开发的。样本的总体尺寸是长120毫米，宽50毫米，厚1毫米。生产翘曲测试样本所用材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）注塑的温度、时间和压力分别是210◦C,3s和60MPa,图1表示翘曲测

6、试样本。图1翘曲测试样本192.2.翘曲测试样本设计注塑模具本节介绍了用于生产翘曲测试样本的模具的设计部分和设计中其他需要考虑的因素。用于生产翘曲测试样本注塑模具的材料是美国国家钢铁学会的1050碳钢。在模具设计中考虑到的四个设计概念包括：I.三板模具（概念1）有两个分模线单腔，由于成本高所以不适用。ii.二板模具（概念2）有无浇注系统的一个分模线单腔。由于每注的低生产率而不适用。iii.二板模具（概念3）有一分模线与门控喷射系统的双腔。由于产品太薄，顶针可能损害它，因此也不适用。iv.二板模具（概念4）有一分模线与有门控系统的双腔，只用直浇口拉出器作为喷射器，来避免

7、在喷射过程中对产品的破坏。在翘曲样本的模具设计中第四个设计概念已经得到应用。各种设计根据都已经在设计中得到应用。首先，模具的设计是基于所使用注塑机器的压盘尺寸(BOY22D)。这个机器是有一定限制的，这就是两个拉杆之间的距离定出的压板机的最大面积在机器拉杆之间的距离为254毫米。因此，模具板最大宽度应不能超过这个距离。此外，为了达到调定和处理模具的目的，在两个拉杆和模具之间保留了4毫米的空间。最终这使模具的最高宽度为250毫米。标准模具基地有250×250毫米的使用面积。模具基底是用美得丽钳安装在模具基座或模具压板右上角和左下角的。其他相关模具板的尺