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1、本科毕业设计（论文）外文参照文献译文及原文学 院 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年级班别 学 号 学生姓名 * 指引教师 * 6月注塑模的新型冷却道设计A B M Saifullah, S.H. Masood and Igor Sbarski摘要注塑模是大规模生产中最通用和最重要的手段之一。在这个过程中，由于冷却系统几乎决定了注塑周期而使得其变得尤加重要。好的冷却系统设计可以减少周期而获得稳定的零件尺寸。本文讲述一种专门为注射成型模具设计的新型方形截面冷却道，以某工业零件为例，运用moldflow模拟分析软件，对该新型冷却道系统与一般冷却道进行多种模拟与实验，并进行对比分析。运
2、用微型注塑机对塑件试样进行多种实验，对比成果将以温度对模具表面、冷却时间或者塑件冻结时间的影响描述出来，最后以达到减少塑件周期。核心词：共形冷却道，moldflow周期，方形简介生产塑件中，注射模是一种广为运用的制造工艺1。注射模的基本原则是固体聚合物在熔融状态下注射进模腔内，通过冷却，然后在模中被顶出。因此注射模工艺过程波及到填充阶段，冷却阶段和顶出阶段。因此注射模的工艺过程重要就是决定于成型周期，而冷却时间又是最重要的一种环节。成型的冷却时间决定了生产塑件的速度。始终以来，现代工业中，时间与成本有着很大的关连，生产时间越长成本越高。减少零件冷却时间将会大大提高生产速率和减少成本。因此在典型
3、的成型过程中，理解并优化热传导是非常重要的。注塑件和模具之间的热互换对注射成型的经济行为起着决定性的因素。必须达到稳定状态下（即可以脱模时）才干将塑件热量释放。需要达到这个状态的时间叫做零件冷却时间或者冻结时间。对的的冷却系统设计必须使得聚合塑料件与模具之间有最佳的热传导。在老式的模具中，通过在模心和模腔里创立直孔，然后通以冷却液并导走聚合塑料件多余的热量，可以实现减少冷却时间。这种加工孔的措施依赖于一般加工工艺，例如钻孔，却不能生产复杂的轮廓状通道或者立体空间里的隐藏部位。另一种适合模腔和模心形状的措施可觉得注塑模工艺提供一种更好的热传导方案，因此可以优化周期。这种措施运用不同平面的交错轮廓
4、通道，与模具表面尽量贴近，以增长对熔融聚合物热量的吸取，这种措施保证了塑件冷却的一致性和效率。目前，随着迅速成型的运用，例如直接金属沉积（DMD），直接金属激光烧结（DMLS）和许多先进的计算机辅助工程（CAE）软件，更多高效的冷却道可以通过复杂布局与交错截面的设计和制造获得。本文讲述一种为注射模而设计的方形截面的冷却道（SSCCC），以某工业塑件的圆盘形作为试样进行模拟实验，并通过MPI软件将之与一般直冷却道（CSCC）进行对比。对比得出的实验结论也是通过SSCCC和与CSCC对圆盘的注塑试样的影响进行对比而得出。成果显示SSCCC相对于CSCC，有着更好的冷却和温度分布效果。塑件设计与模具
5、设计塑件设计圆盘塑料件有PP聚合物构成，如图1（a），由Pro-Engineer设计，后以IGES格式导出文献并将之导入MPI进行分析。塑件体积是177.9cm3，质量为162.3g。试样同样也是由Pro-Engineer设计，如图1（b），实验成果通过两种材料PP和ABS进行过解决，试样体积是8.8 cm3，ABS和PP的质量分别为8.68g、8.13g。 图1(a) 圆盘塑件的CAD模型 图1(b) 试件CAD模型模具设计模具设计已经通过Pro-Engineer的模具设计模块完毕并通过数控机床加工制造。模具分为两部分，模心与模腔，如图2。SSCCC通过CNC加工，一部分在腔板上，另一部分在
6、心板上，板与板之间通过螺钉连接，为了避免水泄漏，使用液体垫圈（佩马特克斯）。图2 两块腔板与心板的CAD装配图分析和分析成果使用MPI模拟软件对塑件进行分析5。分析顺序是流动冷却翘曲分析。使用PP聚合物作为分析对象，对CSCC和SSCCC进行比较分析。CSCC的直径是12mm，SSCCC的长度是12mm，如图3。全局网格划分的平均长度是0.995cm，CSCC个SSCCC的网格单元数目分别为12944和12291. 图3（a）CSCC的MPI分析 图3（b）SSCCC的MPI分析冷却介质温度都是25C。雷诺数为1000，熔融温度为230C，比较成果如图4，图中表白了SSCCC相对于CSCC，有
7、更好的温度分布和更少的冷却时间。对CSCC而言，除了顶部位置外，大部分都在24S冷却，然而SSCCC需要的时间是少于20S。同步，CSCC的冷却时间在0.4693.7S之间，SSCCC则在0.387.15S之间。因此，使用SSCCC方案，可以减少5S的冷却时间即35%的冷却时间。实验结论和成果实验结论通过使用圆形塑件试样获得，制造试样的模具如图5。塑件直径为40mm，厚7mm。模具大小为10102.5cm3。模具材料是低碳钢。实验通过微型注射机（TECHSOFT微型注射机）完毕，如图6，TC08 K型的PCIO技术用来测量试件顶部和底部表面的温度。ABS和PP材料的熔融温度达到250C，冷却介
8、质是一般水，室温是25C，因此水是冷却水，CSCC和SSCCC的直径是5mm。使用两个温度计，试件每一刻的表面温度都被测量到。图7和图8的温度分布比较表白了，试件顶部与底部的降温需要30S。 图5（a）SSCCC的低碳钢模心和模腔 图5（b）CSCC的低碳钢模图6注射模的实验设备图7 ABS温度比较点图8 PP温度比较点从图7可以懂得，对于ABS，使用SSCCC方案时，试件的顶部和底部表面温度比CSCC更早达到冷却温度。对于SSCCC，在注射后，最大的顶部和底部温度记录是53.36C 、52.1C。30S后，温度下降到42.47C、43.07C。然而对于CSCC，它的温度是53.24、52.0
9、1 和 47.47、47.2C。因此使用SSCCC可以达到45C的下降。同样成果也在PP试件中获得，从图8可以看出，使用SSCCC后，温度可如下降23C。在实验过程中，使用了60个同样的试件，数据的成果几乎一致，图9所示为ABS何PP的样本。图9 实验用的样品试件（左为ABS，右为PP）结论冷却过程是注射模的中最重要的一种过程，由于它常常占了周期的一半，同步也直接影响着塑件产品的收缩，弯曲和翘曲，因此设计好冷却道是非常重要的，由于它影响着生产效率和产品质量。MPI模拟成果和实验成果证明了使用方形截面冷却道有效减少了35%的冷却时间，注射周期缩短了20%。因此大大的改善了注塑件的生产效率和产品质
10、量。道谢在此我感谢Meredith女士，菲尔沃森工程及工业科技以及斯威本科技大学的数控加工与模具制造技术学院对我这次的支持。参照文献1 D.V. Rosato, D.V. Rosato and M.G. Rosato, Injection Moulding Handbook3-rd ed, Boston, Kluwer Academic Publishers, ().2 X. Xu, E. Sach and S .Allen, The Design of Conformal Cooling Channels In Injection Moulding tools, J. of Mater. P
11、rocessing Technology, 164-165,pp 1294-1300,().3 D.E. Dimla, M. Camilotto, and F. Miani: Design and optimization of conformal cooling channels in injection moulding tools, J. of Mater. Processing Technology, 164-165, pp 1294-1300().4 A B Saifullah, S. H. Masood and Wgor Sbarski, cycle time optimizati
12、on and part quality improvement using novel cooling channels in plastic injection moulding. ANTECNPE,USA.微注射成型：零件脱模的表面解决效果C.A. Griffiths1, S. S. Dimov1,E.B. Brousseau1, C. Chouquet2, J. Gavillet2, S. Bigot11Manufacturing Engineering Centre, Cardiff University, Cardiff CF24 3AA, UK2French Atomic Ener
13、gy Commission (CEA), Laboratory of Innovation for New Energy Technologies and Nanomaterials (LITEN), 38054 Grenoble, France摘要微注射成型作为一种仿制成型措施，是微型制造的核心技术之一，对过程的理解约束着已选定的生产路线，这一点在设计阶段和大规模生产中非常必要的。在这项研究中一种模具表面解决被用作研究那些拥有微观特性的零件的脱模效果，特别是一种表层涂有类金刚石碳（DLC）的模具将会与没有涂有DLC的同种模具进行对比。通过一连串的实验测试出四个工艺参数的影响融化和模具温度，冷
14、却和弹出时间，这些工艺参数将会用来评价脱模过程，运用两种高分子材料PP和ABS，重点关注脱模力，最后引出DLC表面解决的影响和多种因素的影响的结论。核心词：微注塑模，表面解决，脱模，微流体简介微流控技术在许多领域都广为运用，例如生物技术、流式细胞仪、医疗诊断和微化学。这种微仪器设备的成功发展高度依赖于可以经济又可靠地生产大规模微型组件的制造系统。在这个前提下，聚合物的微注射成型技术是微型制造的核心技术之一。为了获得经济可靠的微流控技术的产品零件，理解影响微型注射成型的因素并形成系统性的研究是很重要的。在成型周期的凝固阶段，聚合物熔体在模腔壁上收缩并成型。在这个发展阶段，零件的内部应力必须被克服
15、，以避免随后导致的局部偏移。在打碎聚合物和模腔之间的粘料时，为了避免翘曲变形，抑止局部偏移的最大等效应力不应超过材料的拉伸屈服应力1。因此，影响脱模过程的因素必须加以研究，避免由于塑件变形而导致破坏零件特性和引入更多的内部应力。本文将讲述那些拥有微观特性的零件，在不同的表面解决下体现出来的效果。本文由如下的几部分构成，下一章将研究影响排出的重要因素，特别零件成型动力和表面解决方式。然后，把那些检测脱模的腔涂料影响所用到的实验装置和测试工具用实验成果描绘出来。最后列出实验成果，并分析微注射成型的表面解决和脱模力之间的关系。脱模因素拔模力聚合物注射成型过程中，对零件和模具之间粘附力的预测是一项很复杂的任务，由于它依赖于产品的几何与工艺参数，如过程中的温度、压力调控。脱模力（释放力）被定义为模具与聚合物界面之间的总摩擦力。以
