塑料注塑模具中冷卻系統(tǒng)的類型以及應(yīng)用場合分析,大學(xué)論文

塑料注塑模具中冷卻系統(tǒng)的類型以及應(yīng)用場合分析,大學(xué)論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【】【】塑料注塑模具中冷卻系統(tǒng)的類型以及應(yīng)用場合分析【】【】【】注塑模具設(shè)計畢業(yè)論文：塑料注塑模具中冷卻系統(tǒng)的類型以及應(yīng)用場合分析內(nèi)容摘要：本文闡述了塑料注塑模具冷卻系統(tǒng)的重要性和必要性，介紹了冷卻水路的應(yīng)用形式及其特點，并講明了需要重點冷卻的模具區(qū)域，對模具工件的冷卻水路設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。本文關(guān)鍵詞語:冷卻管;冷卻水用回路板;冷氣冷卻;3D打印隨形冷卻水路;Abstract：Thispaperdescribedtheimportanceandnecessityofplasticcoolingsystem,introducedtheapplicationformandcharacteristicsofcoolingwaterchannel,andintroducedthemoldareawhichneedstobecooled,whichhadimportantguidingsignificanceforthedesignofcoolingwaterpathofmoldparts.注塑成型工藝經(jīng)過主要包括四個階段：填充、保壓、冷卻和脫模，由于模具冷卻時間幾乎占據(jù)了注塑成型周期的80%，因而冷卻系統(tǒng)的設(shè)計尤為重要[1]。冷卻系統(tǒng)是注塑成型工藝不可或缺的系統(tǒng)，因而，本文對冷卻系統(tǒng)的類型以及應(yīng)用場合進行分析。1塑料注塑模具冷卻系統(tǒng)概述模具冷卻效果的優(yōu)劣會直接影響注塑周期和生產(chǎn)效率，也會直接影響產(chǎn)品成型后的尺寸精度、收縮效果、產(chǎn)品外觀和物理性能。假如冷卻效果不穩(wěn)定，則會使收縮率產(chǎn)生變化，隨之幾何尺寸波動較大，因而，在設(shè)計模具冷卻水路時，要考慮均勻靠近產(chǎn)品，保證冷卻均勻，防止產(chǎn)品出現(xiàn)變形、縮水等缺陷[2]。2塑料注塑模具冷卻水路的應(yīng)用形式為了保證做好模具水路，要重點考慮的模具工件區(qū)域有模仁、型芯、鑲件、熱流道熱咀〔需要單獨冷卻〕等。對于尺寸較大或者相對特殊的模具，只使用常規(guī)模板冷卻回路很難做到充分地控制熱量，這時需要在型腔或芯子內(nèi)部也設(shè)置循環(huán)冷卻水構(gòu)造。冷卻水路的應(yīng)用形式包括：常規(guī)模具冷卻水路、冷卻水用回路板、隔水片[3]、水路噴流[4]、使用鈹青銅材質(zhì)、型芯外側(cè)運水、運用冷氣冷卻、3D打印隨形水路等。2.1常規(guī)模具冷卻水路常規(guī)水路冷卻如此圖1所示。水路由直水路、水路堵頭或銅堵、止水栓、密封圈組成。水路進、出口堵頭規(guī)格包括：PT1/8牙、PT1/4牙、PT3/8牙、M5×0.5牙、M7×1牙等；Φ6及下面水路可用PT1/8牙，Φ8及以上可用PT1/4牙和PT3/8牙，華而不實M5×0.5牙和M7×1牙只在位置受限時使用。水路直徑尺寸設(shè)計范圍通常是5～13mm，常用6、8、10mm。水路直徑的選擇要根據(jù)不同的塑膠成型件在壁厚、尺寸和幾何形狀方面的差異，并且保證冷卻水路到產(chǎn)品的最小距離在5mm以上，避免漏水。止水栓是借助其內(nèi)部構(gòu)造圓形圈膨脹變形后可將冷卻孔堵住的原理，以此改變水路流動方向。密封圈的選擇根據(jù)水路直徑大小，不可倒角。2.2回路板冷卻冷卻水用回路板〔見圖2〕適用于模具空間位置受限時省去鉆運水堵頭的位置。例如，在三板注塑模的澆口位置設(shè)計冷卻水路時，借助弧形件與模仁之間的配合構(gòu)造出冷卻水路，能夠有效解決倒裝澆口與產(chǎn)品斷離難度大，嚴(yán)重時甚至影響產(chǎn)品外觀的問題；與不加運水堵頭相比，澆口位置處加上冷卻水路之后的模具溫度降低5～8℃，澆口位置冷卻圖如此圖3所示。圖1常規(guī)水路冷卻圖圖2冷卻水用回路圖圖3澆口位置冷卻圖2.3隔水片冷卻隔水片冷卻原理是冷卻水在一定的運水壓力下可從隔水片的一側(cè)進入，隨后經(jīng)隔水片的頂端圓孔槽或方孔槽流下，最終從另一側(cè)流走，到達冷卻效果。隔水片冷卻如此圖4所示。圖4隔水片冷卻圖常規(guī)的連體式隔水片，當(dāng)上、下冷卻孔之間出現(xiàn)加工錯位時，很難將隔水片安裝進去，因而，研究者采用分割定位式，以實現(xiàn)防錯位，加工和組裝也很簡單，加工上、下冷卻孔時不再出現(xiàn)錯位狀況，使冷卻水暢通無阻。2.4噴流冷卻2.4.1運水針冷卻。鑲件能夠借助運水針在水流的壓力下通過噴流來實現(xiàn)冷卻，運水針冷卻如此圖5所示。鑲件的形狀、尺寸、長度等決定了運水針的直徑和長度，鑲件底部至少預(yù)留4～6mm的長度尺寸來保證模具強度，避免鉆穿，長度尺寸也不能太大，以免影響冷卻效果。在直徑方向上，運水針外出水側(cè)的空余面積要保證大于等于運水針內(nèi)進水側(cè)的面積，這樣才能保證水的流動。采用運水針優(yōu)的優(yōu)勢主要為：更換簡單、便捷；能夠大水針套小水針，以實現(xiàn)不同直徑之間的轉(zhuǎn)換。對深腔制品，常規(guī)運水無法實現(xiàn)運水時，可采用這種冷卻水管進行運水。圖5運水針冷卻圖2.4.2冷卻管冷卻。冷卻管除了具有銷定位型外，還有螺紋、壓入型。本文重點介紹銷定位型冷卻管，如此圖6所示。銷定位型冷卻管的原理是通過噴流方式來實現(xiàn)深腔制品底部的冷卻，在常規(guī)運水無法實現(xiàn)運水時，可采用該方式，其制作難度比運水針要復(fù)雜些，優(yōu)勢在于當(dāng)模板厚度受限時，能夠走單層水路到達噴流冷卻效果，運水針冷卻方式需要走雙層水路。圖6冷卻管〔銷定位型〕冷卻圖2.5采用鈹青銅材質(zhì)當(dāng)碰到常規(guī)冷卻方式冷卻不到的區(qū)域，或直徑很小的鑲針，無法使用常規(guī)水路，也無法使用冷卻水管冷卻的方式，可采用具備優(yōu)越熱傳導(dǎo)性的鈹青銅，然后通過運水到達冷卻的效果，如此圖7所示。圖7鈹青銅冷卻圖2.6型芯外側(cè)面運水對于大的型芯，能夠參照隨形水路，在外側(cè)面設(shè)置冷卻水路，如此圖8和圖9所示。圖8型芯外側(cè)面冷卻圖〔半圓形運水〕圖9型芯外側(cè)冷卻圖〔螺旋形運水〕2.7采用冷氣冷卻采用模具用噴氣冷卻器，一端連接能供應(yīng)壓縮空氣的空壓機，一端連接模具的進氣口，冷氣穿過設(shè)計好的氣體通道，最終排至大氣中，完成模具工件的冷卻。該方式常用于常規(guī)水路行不通的情況，例如，孔徑小或位置受限多或容易漏水等情況。冷氣冷卻如此圖10所示。圖10冷氣冷卻圖2.83D打印隨形水路冷卻近年來，隨著3D打印技術(shù)在各個領(lǐng)域的深度研發(fā)、應(yīng)用及拓展，模具工業(yè)將選擇性激光燒結(jié)〔SelectiveLaserSintering,SLS〕技術(shù)應(yīng)用到模具冷卻系統(tǒng)上，利用激光對塑料、金屬等粉末狀材料進行高溫熔融，金屬原料在打印經(jīng)過中熔融并黏附在之前的打印層上，層層疊加，進而為模具行業(yè)提供隨形布置水路。以金屬3D打印技術(shù)打造的冷卻水路，突破了傳統(tǒng)加工的限制，其優(yōu)勢在于：可根據(jù)產(chǎn)品件本身形狀，隨心所欲打造3D形狀[5]；再無傳統(tǒng)冷卻水路到不了的位置，極大地縮短了產(chǎn)品注射成型周期；可獲得愈加均勻的模具溫度，產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，產(chǎn)品外觀更為美化。傳統(tǒng)和隨形水路對照如此圖11所示。由于傳統(tǒng)的冷卻水路受限于只能加工簡單直孔或斜孔，當(dāng)注塑件造型比擬復(fù)雜時，冷卻效果差，零件冷卻不夠均勻，進而導(dǎo)致形變較大。如弧形彎曲產(chǎn)品，內(nèi)部是中空的，利用傳統(tǒng)手段無法加工冷卻水路，可采用金屬3D打印技術(shù)打造隨形水路，產(chǎn)品公母模溫差基本在4℃內(nèi)。在熱流道模具上，也能通過隨形水路技術(shù)打造澆口襯套〔入口處加強冷卻〕降低噴嘴處溫度，以防產(chǎn)生“拉絲〞。圖11傳統(tǒng)和隨形水路對照圖金屬3D打印技術(shù)在模具冷卻水路制造中的應(yīng)用，使冷卻水路不再遭到只能直身鉆孔的困擾，能夠隨意拐彎，能夠直接走水到模具外表，進而真正到達冷卻均勻，再加上沒有利角而獲得更快的流量，對大幅度降低成型周期有較好的作用。3結(jié)束語本文闡述了注塑模具冷卻系統(tǒng)的重要作用，具體闡述了冷卻系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用形式。對于不同產(chǎn)品造型和模具構(gòu)造，應(yīng)該選擇一種或多種冷卻形式，這樣才能得到愈加優(yōu)異的成型件。以下為參考文獻[1](塑料模具技術(shù)手冊〕編委會.塑料模具技術(shù)手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，1999:24.[2]周樹義塑件注射模具開發(fā)中模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計[J]科技傳播,