模具設計外文翻譯（中文）---注塑模的新型冷卻道設計

1、<p><b>　　中文2210字</b></p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　外文參考文獻譯文及原文</p><p>　　學 院 機電工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p>

2、;<p>　?。C械電子方向） </p><p>　　年級班別 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 *** </p><p>　　指導老師

3、 *** </p><p>　　注塑模的新型冷卻道設計</p><p>　　A B M Saifullah, S.H. Masood and Igor Sbarski</p><p>　　出處：Proceedings of the World Congress on Engineering. 2009, 1</p>

4、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　注塑模是大規(guī)模生產(chǎn)中最通用和最重要的手段之一。在這個過程中，因為冷卻系統(tǒng)幾乎決定了注塑周期而使得其變得尤加重要。好的冷卻系統(tǒng)設計可以降低周期而獲得穩(wěn)定的零件尺寸。本文講述一種專門為注射成型模具設計的新型方形截面冷卻道，以某工業(yè)零件為例，利用moldflow模擬分析軟件，對該新型冷卻道系統(tǒng)與普通冷卻道進行各種模擬與實驗，并進行對比

5、分析。利用微型注塑機對塑件試樣進行多種實驗，對比結果將以溫度對模具表面、冷卻時間或者塑件凍結時間的影響描述出來，最終以達到降低塑件周期。</p><p>　　關鍵詞：共形冷卻道，moldflow周期，方形</p><p><b>　　簡介</b></p><p>　　生產(chǎn)塑件中，注射模是一種廣為利用的制造工藝[1]。注射模的基本原則是固體聚合物

6、在熔融狀態(tài)下注射進模腔內(nèi)，經(jīng)過冷卻，然后在模中被頂出。因此注射模工藝過程涉及到填充階段，冷卻階段和頂出階段。因此注射模的工藝過程主要就是決定于成型周期，而冷卻時間又是最重要的一個步驟。成型的冷卻時間決定了生產(chǎn)塑件的速度。一直以來，現(xiàn)代工業(yè)中，時間與成本有著很大的關連，生產(chǎn)時間越長成本越高。降低零件冷卻時間將會大大提高生產(chǎn)速率和降低成本。因此在典型的成型過程中，了解并優(yōu)化熱傳導是非常重要的。注塑件和模具之間的熱交換對注射成型的經(jīng)濟行為起著

7、決定性的因素。</p><p>　　必須達到穩(wěn)定狀態(tài)下（即可以脫模時）才能將塑件熱量釋放。需要達到這個狀態(tài)的時間叫做零件冷卻時間或者凍結時間。正確的冷卻系統(tǒng)設計必須使得聚合塑料件與模具之間有最佳的熱傳導。在傳統(tǒng)的模具中，通過在模心和模腔里創(chuàng)建直孔，然后通以冷卻液并導走聚合塑料件多余的熱量，可以實現(xiàn)降低冷卻時間。這種加工孔的方法依賴于普通加工工藝，例如鉆孔，卻不能生產(chǎn)復雜的輪廓狀通道或者立體空間里的隱藏部位。<

8、;/p><p>　　另一種適合模腔和模心形狀的方法可以為注塑模工藝提供一種更好的熱傳導方案，因此可以優(yōu)化周期。這種辦法利用不同平面的交錯輪廓通道，與模具表面盡可能貼近，以增加對熔融聚合物熱量的吸收，這種方法保證了塑件冷卻的一致性和效率。目前，隨著快速成型的利用，例如直接金屬沉積（DMD），直接金屬激光燒結（DMLS）和許多先進的計算機輔助工程（CAE）軟件，更多高效的冷卻道可以通過復雜布局與交錯截面的設計和制造獲得。

9、</p><p>　　本文講述一種為注射模而設計的方形截面的冷卻道（SSCCC），以某工業(yè)塑件的圓盤形作為試樣進行模擬試驗，并通過MPI軟件將之與普通直冷卻道（CSCC）進行對比。對比得出的實驗結論也是通過SSCCC和與CSCC對圓盤的注塑試樣的影響進行對比而得出。結果顯示SSCCC相對于CSCC，有著更加好的冷卻和溫度分布效果。</p><p><b>　　塑件設計與模具設計&

10、lt;/b></p><p><b>　　塑件設計</b></p><p>　　圓盤塑料件有PP聚合物組成，如圖1（a），由Pro-Engineer設計，后以IGES格式導出文件并將之導入MPI進行分析。塑件體積是177.9cm3，質量為162.3g。試樣同樣也是由Pro-Engineer設計，如圖1（b），實驗結果通過兩種材料——PP和ABS進行過處理，試樣體

11、積是8.8 cm3，ABS和PP的質量分別為8.68g、8.13g。</p><p>　　圖1(a) 圓盤塑件的CAD模型 圖1(b) 試件CAD模型</p><p><b>　　模具設計</b></p><p>　　模具設計已經(jīng)通過Pro-Engineer的模具設計模塊完成并通過數(shù)控機床加工制造。模具分為兩部

12、分，模心與模腔，如圖2。SSCCC通過CNC加工，一部分在腔板上，另一部分在心板上，板與板之間通過螺釘連接，為了避免水泄漏，使用液體墊圈（佩馬特克斯）。</p><p>　　圖2 兩塊腔板與心板的CAD裝配圖</p><p><b>　　分析和分析結果</b></p><p>　　使用MPI模擬軟件對塑件進行分析[5]。分析順序是流動—冷卻—翹

13、曲分析。使用PP聚合物作為分析對象，對CSCC和SSCCC進行比較分析。CSCC的直徑是12mm，SSCCC的長度是12mm，如圖3。全局網(wǎng)格劃分的平均長度是0.995cm，CSCC個SSCCC的網(wǎng)格單元數(shù)目分別為12944和12291.</p><p>　　圖3（a）CSCC的MPI分析 圖3（b）SSCCC的MPI分析</p><p>　　冷卻

14、介質溫度都是25°C。雷諾數(shù)為1000，熔融溫度為230°C，比較結果如圖4，圖中表明了SSCCC相對于CSCC，有更好的溫度分布和更少的冷卻時間。對CSCC而言，除了頂部位置外，大部分都在24S冷卻，然而SSCCC需要的時間是少于20S。同時，CSCC的冷卻時間在0.46—93.7S之間，SSCCC則在0.3—87.15S之間。因此，使用SSCCC方案，可以降低5S的冷卻時間即35%的冷卻時間。</p>

15、<p><b>　　實驗結論和結果</b></p><p>　　實驗結論通過使用圓形塑件試樣獲得，制造試樣的模具如圖5。塑件直徑為40mm，厚7mm。模具大小為10×10×2.5cm3。模具材料是低碳鋼。實驗通過微型注射機（TECHSOFT微型注射機）完成，如圖6，TC08 K型的PCIO技術用來測量試件頂部和底部表面的溫度。</p><

16、p>　　ABS和PP材料的熔融溫度達到250°C，冷卻介質是普通水，室溫是25°C，因此水是冷卻水，CSCC和SSCCC的直徑是5mm。使用兩個溫度計，試件每一刻的表面溫度都被測量到。圖7和圖8的溫度分布比較表明了，試件頂部與底部的降溫需要30S。</p><p>　　圖5（a）SSCCC的低碳鋼模心和模腔 圖5（b）CSCC的低碳鋼模</p>

17、<p>　　圖6注射模的實驗設備</p><p>　　圖7 ABS溫度比較點</p><p>　　圖8 PP溫度比較點</p><p>　　從圖7可以知道，對于ABS，使用SSCCC方案時，試件的頂部和底部表面溫度比CSCC更早達到冷卻溫度。對于SSCCC，在注射后，最大的頂部和底部溫度記錄是53.36°C 、52.1°C。30S后，

18、溫度下降到42.47°C、43.07°C。然而對于CSCC，它的溫度是53.24、52.01 和 47.47、47.2°C。因此使用SSCCC可以達到4～5°C的下降。同樣結果也在PP試件中獲得，從圖8可以看出，使用SSCCC后，溫度可以下降2～3°C。</p><p>　　在實驗過程中，使用了60個同樣的試件，數(shù)據(jù)的結果幾乎一致，圖9所示為ABS何PP的樣本。&

19、lt;/p><p>　　圖9 實驗用的樣品試件（左為ABS，右為PP）</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　冷卻過程是注射模的中最重要的一個過程，因為它常常占了周期的一半，同時也直接影響著塑件產(chǎn)品的收縮，彎曲和翹曲，因此設計好冷卻道是非常重要的，因為它影響著生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。MPI模擬結果和實驗結果證明了使用方形截面冷卻

20、道有效降低了35%的冷卻時間，注射周期縮短了20%。因此大大的改善了注塑件的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在此我感謝Meredith女士，菲爾沃森工程及工業(yè)科技以及斯威本科技大學的數(shù)控加工與模具制造技術學院對我這次的支持。</p><p><b>　　參考文獻</b>&

21、lt;/p><p>　　D.V. Rosato, D.V. Rosato and M.G. Rosato, Injection Moulding Handbook3-rd ed, Boston, Kluwer Academic Publishers, (2003).</p><p>　　X.. Xu, E. Sach and S .Allen, The Design of Conformal

22、Cooling Channels In Injection Moulding tools, J. of Mater. Processing Technology, 164-165,pp 1294-1300,(2005).</p><p>　　D.E. Dimla, M. Camilotto, and F. Miani: Design and optimization of conformal cooling ch

23、annels in injection moulding tools, J. of Mater. Processing Technology, 164-165, pp 1294-1300(2005).</p><p>　　A B Saifullah, S. H. Masood and Wgor Sbarski, cycle time optimization and part quality improvemen