照相機(jī)前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)及工藝-抽芯塑料注射模含11張CAD圖
照相機(jī)前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)及工藝-抽芯塑料注射模含11張CAD圖,照相機(jī),注塑,模具設(shè)計(jì),工藝,塑料,注射,11,十一,cad
注塑模具之電力驅(qū)動(dòng)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
------材料加工技術(shù)雜志187–188 (2007) 690–693
1、 文章的定義和介紹
通過(guò)熱電(TEM)手段冷卻模具技術(shù)的發(fā)展,派生出的工業(yè)實(shí)踐和問(wèn)題,即在設(shè)計(jì),制作工具和開(kāi)發(fā)工具之中形成。當(dāng)前的冷卻技術(shù)有技術(shù)上的限制,通過(guò)有限元分析模擬包的提前預(yù)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)這些局限,但是不能夠完全避免。各種不同的分析結(jié)果顯示,現(xiàn)在所有的冷卻系統(tǒng)不能夠提供可控制的傳熱能力,而足以適應(yīng)目前聚合物加工工藝要求的技術(shù)窗口。
當(dāng)前聚合物的加工是在熱容量處理能力上被限制的(從生產(chǎn)周期和降低成本上看)。其他生產(chǎn)優(yōu)化功能幾經(jīng)突破了機(jī)械和聚合物加工的限制。
1.1.注射成型塑料加工中的熱處理工藝
塑料加工是以塑件材料和模具型腔之間的熱量轉(zhuǎn)移為基礎(chǔ)的,在熱傳遞的計(jì)算中應(yīng)該考慮兩個(gè)主要事實(shí):第一是所有使用的能源應(yīng)該遵循能量守恒的熱力學(xué)第一定律,第二個(gè)是傳熱速度。熱傳遞分析的基本任務(wù)是隨著時(shí)間的推移和在被研究系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分布計(jì)算。最后取決于系統(tǒng)和環(huán)境之間、系統(tǒng)內(nèi)部之間的熱量傳遞速率。塑料加工產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射進(jìn)行傳遞。
1.2.冷卻時(shí)間
完整的注塑成型工藝周期包括合模階段,熔體注入型腔階段,保持壓力補(bǔ)償收縮效果階段,冷卻階段,開(kāi)模階段和部分彈射階段。在大多數(shù)情況下,以上所描述的所有階段中,所需時(shí)間最長(zhǎng)的是冷卻階段。
在注塑過(guò)程中,冷卻時(shí)間定義為塑料部件的溫度降到可以被彈射出時(shí)而所需要的時(shí)間。
冷卻過(guò)程的主要目的是為了降低額外的冷卻時(shí)間,但這在理論上是沒(méi)有必要的,在實(shí)際生產(chǎn)中,冷卻時(shí)間會(huì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中由45%增加到67%。
從大量的文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)中可知,模具自身的溫度對(duì)于模具的排出時(shí)間,尤其是冷卻時(shí)間有巨大的影響。
模具注塑成型過(guò)程是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程中,模具溫度變化如圖1所示,由圖可看出模具溫度的變化跨過(guò)整個(gè)生產(chǎn)周期的平均值。
二、注塑模具的冷卻技術(shù)
由于作了一些說(shuō)明,現(xiàn)在已經(jīng)有幾個(gè)不同的冷卻技術(shù),這樣可以幫助廠家冷卻模具。最常用的冷卻方法就是鉆孔技術(shù),即在模具上鉆出一些空。通過(guò)這些小孔(冷線),流動(dòng)的冷卻介質(zhì)可以從模具中帶走注塑時(shí)產(chǎn)生和積累的熱量。這些小孔同樣可以很方便的鉆在不同的材料上,為了增強(qiáng)對(duì)模具溫度的控制,應(yīng)使用不同于模具材料熱傳導(dǎo)率的冷卻介質(zhì)。因此這種調(diào)控溫度的方法對(duì)于模具的溫度控制來(lái)說(shuō)是被動(dòng)的。
做出一個(gè)主動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的系統(tǒng),即可以改變熱量狀況,從而得到期望的方面,例如產(chǎn)品質(zhì)量或周期時(shí)間,而這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。這種做法之一就是整合熱電氣模塊(TEM),他可以改變模具熱量條件,從而得到理想的模具特性。用這種方法,可以在時(shí)間變量和空間變量下控制熱量傳遞,這就意味著,模具溫度可以通過(guò)注塑周期來(lái)被調(diào)節(jié),而不受模具自身各部位的影響。熱量控制可以通過(guò)控制單元完成,控制單元中的輸入變量可由人工輸入或注塑模擬輸入而被接收。在有輸出值的情況下,控制單元可以監(jiān)視TEM模塊的運(yùn)行狀況。
2.1.熱電模塊(TEM)
因?yàn)闊崃靠刂频男枰?,熱電模塊被集成到模具之中。熱變量和電氣變量之間的相互作用來(lái)改變熱量是基于珀耳帖效應(yīng),珀耳帖效應(yīng)的現(xiàn)象眾周所知的,但它到現(xiàn)在為止從未在注塑應(yīng)用中使用過(guò)。TEM模塊是一種位于兩個(gè)陶瓷板之間的合理布置的幾套P型和N型半導(dǎo)體構(gòu)成的裝置,從而形成冷的和熱的電勢(shì)點(diǎn)。熱量傳遞的功率易于被提供電流的大小和極性來(lái)控制。
2.2.模具冷卻的應(yīng)用
該應(yīng)用的主要目的是將TEM模塊插入模具型腔的內(nèi)壁中來(lái)作為一個(gè)主要的熱量傳遞裝置。
由圖3可以看出熱電模塊的基本裝配,通過(guò)常規(guī)的液體冷卻系統(tǒng),使熱流量通過(guò)模腔熱力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)二次換熱。
在圖3中,該裝置由熱電模塊(A)組成,它可以將大部分熱量傳遞到溫度可以被控制的模具型腔的表面上(B)。經(jīng)過(guò)冷卻通道(C)以實(shí)現(xiàn)二次傳熱,這樣可以使模具內(nèi)部溫度保持不變。熱電模塊(A)作為熱力泵來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn),這樣可以通過(guò)流體冷卻系統(tǒng)(C)來(lái)控制熱量在模具內(nèi)導(dǎo)入或?qū)С?。整個(gè)系統(tǒng)是在冷卻通道下進(jìn)行二次熱量控制的熱轉(zhuǎn)換工作。為了減少熱容量可控區(qū)域,絕緣體(D)被安裝在模腔(F)和模具結(jié)構(gòu)板(E)之間。
整個(gè)應(yīng)用包括溫度模塊,溫度傳感器和一個(gè)控制整個(gè)系統(tǒng)的電子裝置。這個(gè)系統(tǒng)描述如圖4所示,其中包括輸入單元(輸入接口)和應(yīng)用單元(電子單元和電力電子供應(yīng),即H橋單元)。
溫度傳感器的循環(huán)信息的輸入和供應(yīng)單元都連接到一個(gè)控制單元 ,其作為一種執(zhí)行元件試圖加強(qiáng)預(yù)先確定的溫度/時(shí)間/位置關(guān)系。應(yīng)用珀?duì)柼?yīng) ,這個(gè)執(zhí)行元件可以用于加熱或冷卻。
通過(guò)流體冷卻介質(zhì),二次熱量的消除可以實(shí)現(xiàn),由圖4的熱量轉(zhuǎn)換可以看出。該執(zhí)行單元是基于目前的冷卻技術(shù),并作為一個(gè)散熱器或熱源來(lái)使用。這使得在溫度,時(shí)間和位置方面的整個(gè)循環(huán)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)完全控制成為可能。此外,它允許在循環(huán)過(guò)程中不同溫度/時(shí)間/位置結(jié)構(gòu)可以開(kāi)始和停止進(jìn)程。以上所敘述的工藝可以用于那些要求精確控制溫度/時(shí)間/位置的不同產(chǎn)業(yè)和科研之中。圖3和圖4所展現(xiàn)的系統(tǒng)是從理論和實(shí)際的關(guān)點(diǎn)來(lái)分析的。理論方面是通過(guò)有限元模擬分析的,而實(shí)踐方面是將元件通過(guò)真實(shí)環(huán)境應(yīng)用程序測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)展起來(lái)的。
三、模具冷卻的有限元分析
目前注塑模具設(shè)計(jì)的發(fā)展,包括幾個(gè)階段。其中也包括冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化階段。這是目前通過(guò)模擬來(lái)執(zhí)行并使用定制的有限元建模包,它可以預(yù)測(cè)冷卻系統(tǒng)的功能,尤其是它對(duì)塑料制品的影響力。依據(jù)這種模擬,模具設(shè)計(jì)人員可以收集到產(chǎn)品流變、產(chǎn)品收縮變形和產(chǎn)品生產(chǎn)周期的綜合信息。
這種熱量信息通常是準(zhǔn)確的,但是由于材料流變信息的不足,它仍然是不可信的。為了對(duì)熱電模塊調(diào)節(jié)系統(tǒng)有高質(zhì)量的輸入,在整個(gè)注塑循環(huán)周期中,需要一個(gè)溫度分布圖,并貫穿模具表面和模具厚度層。因此需要不同工藝模擬。
3.1.物理模型,有限元分析
由于工作人員大量經(jīng)驗(yàn)而積累如此多的數(shù)據(jù)和在虛擬環(huán)境中成功完成不同實(shí)驗(yàn)可能性上,而使有限元分析法能在已發(fā)展項(xiàng)目上成功實(shí)施。整個(gè)冷卻系統(tǒng)原型是在有限元環(huán)境中設(shè)計(jì)的,且貫穿冷卻系統(tǒng)原型的每一部分溫度分布,同時(shí)對(duì)這些聯(lián)系進(jìn)行了探討。為了模擬已開(kāi)發(fā)原型的內(nèi)在物理特性,可以使用COMSOL Multiphysics軟件構(gòu)建一個(gè)仿真模型。結(jié)果有限元模型和實(shí)際模型是一樣的,并且通過(guò)它有了比較和評(píng)估的可能性。
從熱量轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象觀點(diǎn)探討有限元模型時(shí),應(yīng)該考慮兩個(gè)熱源:一個(gè)是
水變換和流體物理,一個(gè)是熱電模塊與熱物理轉(zhuǎn)換(僅僅分析了傳導(dǎo)和對(duì)流,由于相對(duì)溫度低,輻射影響被忽視了,所以對(duì)溫度影響也低)。
在實(shí)際試驗(yàn)中,有限元分析的邊界條件被設(shè)定為獲得同樣工作條件的這樣一個(gè)目標(biāo)。周圍的空氣轉(zhuǎn)換器和水轉(zhuǎn)換器設(shè)定為20?C穩(wěn)定的溫度。
Fig. 6. Temperature distribution according to FEM analysis.
Fig. 7. Prototype in real environment.
在圖6中可以觀察到有限元分析的結(jié)果,圖5顯示了模擬區(qū)域的溫度分布情況,圖6描述了在穩(wěn)定狀態(tài)下的分析情況,和樣機(jī)試驗(yàn)相比,這是非常準(zhǔn)確的。為了模擬響應(yīng)時(shí)間,同時(shí)也進(jìn)行了瞬時(shí)模擬,這對(duì)于以后的工作顯示出了非常積極的效果。這在很短的時(shí)間內(nèi)可能會(huì)達(dá)到200 ?C,以至于熱電模塊結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一些難題。這些問(wèn)題已經(jīng)被幾個(gè)解決方案解決了,比如適當(dāng)?shù)陌惭b,選擇合適的TEM材料和智能電子調(diào)節(jié)的應(yīng)用。
3.2.實(shí)驗(yàn)室測(cè)試
因?yàn)橐呀枋鲞^(guò),這樣的型號(hào)也已經(jīng)制作出來(lái)并作了測(cè)試(如圖7所示)。由顯示的結(jié)果可知,先前設(shè)定的假設(shè)也被證實(shí)了。在注塑周期的時(shí)間內(nèi),TEM模塊控制模具不同部位的溫度分布是可能的。由實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試證明,TEM模塊確實(shí)可以控制熱處理的問(wèn)題。在有注塑機(jī)Krauss Maffei KM 60 C,溫度傳感器,紅外線照相機(jī)和原型TEM模塊的情況下,這個(gè)實(shí)驗(yàn),即模擬真實(shí)工業(yè)環(huán)境,在實(shí)驗(yàn)室中完成了。實(shí)驗(yàn)的溫度在1.8秒內(nèi)由5攝氏度到80攝氏度變化著,這代表了在注塑周期內(nèi)有一個(gè)大的溫度控制區(qū)域。
四、結(jié)論
在輸入和輸出的關(guān)系中,使用熱電模塊有著直接的聯(lián)系,這在冷卻技術(shù)的應(yīng)用中是有里程碑的意義。注塑模具時(shí),把熱電模塊引入不穩(wěn)定的冷卻結(jié)構(gòu)中,不準(zhǔn)確的工藝精度中和高質(zhì)量的塑料結(jié)構(gòu)中這一技術(shù)顯示出了很高的期望。
作者假設(shè)在注塑模具時(shí)運(yùn)用珀?duì)柼?yīng)可以實(shí)現(xiàn)溫度控制。隨著模擬工作的開(kāi)始和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn),這些假設(shè)被證實(shí)了。模擬的結(jié)果表明在注塑過(guò)程中TEM模塊可能會(huì)有很大的應(yīng)用空間。
隨著在周期時(shí)間里溫度曲線功能的提及,注塑過(guò)程可以被完全控制?,F(xiàn)在可以解決的工業(yè)問(wèn)題,例如均勻冷卻的有問(wèn)題的一類表面和塑料部分外觀的形狀等。在注塑時(shí)間里提高一些表面的溫度,這樣可以解決注塑薄壁塑件的難題。此外,利用這些技術(shù),控制塑性材料的流變特性就可以實(shí)現(xiàn)了。在填充模腔階段,合理調(diào)節(jié)熱電模塊的熱量,它就可能甚至可以調(diào)控模腔里的熔融液體,這樣做是運(yùn)用了模具中合適的問(wèn)題分布(產(chǎn)品中的薄壁部分應(yīng)有更高的溫度)。
在注塑過(guò)程中,應(yīng)用TEM模塊技術(shù)減少周期時(shí)間的可能性是非常明顯的,可能減少周期時(shí)間的限制在于會(huì)有10—25%的額外冷卻時(shí)間,這在1.2節(jié)中描述過(guò)。
隨著TEM模塊技術(shù)的應(yīng)用,它可以很好地控制產(chǎn)品的扭曲和產(chǎn)品扭曲的數(shù)量,以這種方法就可以獲得要求的產(chǎn)品尺寸。
因?yàn)門(mén)ECOS擁有TEM模塊冷卻的技術(shù),所以在注塑工藝時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮這種技術(shù)的專利問(wèn)題。
5
收藏
編號(hào):12800636
類型:共享資源
大?。?span id="615244k" class="font-tahoma">2.61MB
格式:ZIP
上傳時(shí)間:2020-05-24
50
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
照相機(jī)
注塑
模具設(shè)計(jì)
工藝
塑料
注射
11
十一
cad
- 資源描述:
-
照相機(jī)前蓋的注塑模具設(shè)計(jì)及工藝-抽芯塑料注射模含11張CAD圖,照相機(jī),注塑,模具設(shè)計(jì),工藝,塑料,注射,11,十一,cad
展開(kāi)閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書(shū)面授權(quán),請(qǐng)勿作他用。