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(jì)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(diǎn)，并講明了需要重點(diǎn)冷卻的模具區(qū)域，對模具工件的冷卻水路設(shè)計(jì)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(gè)階段：填充、保壓、冷卻和脫模，由于模具冷卻時(shí)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(jì)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(jìn)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(jì)模具冷卻水路時(shí)，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(diǎn)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(dú)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(shí)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(yùn)水、運(yùn)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(jìn)、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(shí)M5×0.5牙和M7×1牙只在位置受限時(shí)使用。水路直徑尺寸設(shè)計(jì)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(shí)省去鉆運(yùn)水堵頭的位置。例如，在三板注塑模的澆口位置設(shè)計(jì)冷卻水路時(shí)，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(shí)甚至影響產(chǎn)品外觀的問題；與不加運(yùn)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(yùn)水壓力下可從隔水片的一側(cè)進(jìn)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(dá)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(cuò)位時(shí)，很難將隔水片安裝進(jìn)去，因而，研究者采用分割定位式，以實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)位，加工和組裝也很簡單，加工上、下冷卻孔時(shí)不再出現(xiàn)錯(cuò)位狀況，使冷卻水暢通無阻。2.4噴流冷卻2.4.1運(yùn)水針冷卻。鑲件能夠借助運(yùn)水針在水流的壓力下通過噴流來實(shí)現(xiàn)冷卻，運(yùn)水針冷卻如此圖5所示。鑲件的形狀、尺寸、長度等決定了運(yùn)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(qiáng)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(yùn)水針外出水側(cè)的空余面積要保證大于等于運(yùn)水針內(nèi)進(jìn)水側(cè)的面積，這樣才能保證水的流動。采用運(yùn)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(shí)現(xiàn)不同直徑之間的轉(zhuǎn)換。對深腔制品，常規(guī)運(yùn)水無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)水時(shí)，可采用這種冷卻水管進(jìn)行運(yùn)水。圖5運(yùn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)深腔制品底部的冷卻，在常規(guī)運(yùn)水無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)水時(shí)，可采用該方式，其制作難度比運(yùn)水針要復(fù)雜些，優(yōu)勢在于當(dāng)模板厚度受限時(shí)，能夠走單層水路到達(dá)噴流冷卻效果，運(yùn)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(yùn)水到達(dá)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(yùn)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(yùn)水〕圖9型芯外側(cè)冷卻圖〔螺旋形運(yùn)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(jī)，一端連接模具的進(jìn)氣口，冷氣穿過設(shè)計(jì)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(gè)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(jìn)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(jìn)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(shí)，冷卻效果差，零件冷卻不夠均勻，進(jìn)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(qiáng)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(jìn)而真正到達(dá)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(jì)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(xiàn)[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(jī)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(jì)[J]科技傳播,