模具外文翻译

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1、中文6236字出处：Journal of Materials Processing Technology, 2005, 164: 1294-1300 注射成型模具温度调节系统的设计和优化D.E. Dimla a, , M. Camilotto b, F. Miani b伯恩茅斯工程和计算设计大学，英国，多塞特，伯恩茅斯，基督城摘要 随着消费寿命越来越短，诸如手机的电子产品在人群中变的越来越时尚， 注塑成型依然是成型此类相关塑料零件产品的最热门方法。成型过程中熔融聚合 物被注入模具型腔内，经过冷却，最后脱模塑料零件产品。在一个完整的注塑成 型的过程主要有三个阶段，冲模，冷却和脱模。成型周期决定生

2、产的成本效益。 相应地，其中三个阶段中，冷却阶段是最重要的一步，它决定零件的生产速率。 这项研究的主要目的在于使用的有限元分析和传热分析在注塑成型工具中配置 一个最优的和最有效的冷却/加热的水道。一个适合注塑成型典型的组件3D CAD 模型的最佳的形状的设计完成之后，用来成型塑料零件的型芯和型腔的设计才得 以实现。这些也用在有限元分析和热分析，首先确定注射入口的最佳位置，然后 确定冷却渠道。这两个因素对成型周期影响最大，如果要减少的成型周期时间， 那么，首先必须对这些因素进行优化并使其减至最低。分析虚拟模型表明，与传 统冷却模具相比，这样设计的冷却水道将大大减少循环时间，以及明显的改善制 品质

3、量和表面光洁度。关键字模具设计优化，注塑成型1引言：注射成型是塑料部件工业生产中其一个利用最多的生产过程。它的成功在 于，与其它成型方式相比，如吹塑成型，有高的三维形状塑造造能力，能带来更 高的效益。注塑成型的基本原则是一种固体聚合物经加热熔融后注入一模具型腔; 然后经冷却后从模具脱模，获得与型腔结构相似的制品。因此一个注塑成型的过 程的主要阶段，涉及充模，冷却和制品脱模。成型过程的成本效益，由成型所花 的时间即成型周期决定。相应地，其中三个阶段中，冷却阶段是最重要的一步， 它决定零件的生产速率。因为在大多数现代工业，时间和成本有很强的联系。成 型周期越长，生产该制品的成本就越高。减少塑件被脱

4、模前所用冷却时间，可以 大大提高产品的生产效率，因此也就降低了该产品生产成本。因此，了解此是非 常重要的，从而，优化传热过程，使得典型的成型工艺效率更高。从历史上看， 这已得到了应用，通过在模具（核型和型腔）内打几个直孔，注入冷却液体进 行循环，带走模具中过多的热量实现冷却，使零件可以很容易地脱模。利用传统 的加工工艺，如镗孔，加工直孔。然而，这个简单的技术只能加工直孔，因此， 主要问题是目前还没有生产如等高线一样的复杂的冷却水道和其他三维结构。另 一种设计冷却系统的方法已经提出，该系统符合设在型芯，型腔，甚至两者中 都可以。这种方法采用的等高样的水道，构造是水道尽可能接近成型零件表面， 以从

5、熔融塑料吸收带走更多的热量。这将确保该塑件均匀冷却，以及使生产效率 更高。该研究的第一部分主要集中在审查和评价注塑成型过程，以介绍此研究的理 论及背景。然后对开发和应用冷却水道的方法进行研究，并找出最可行的方法。人们通过应用有限元和热流量的分析对设计工具进行精炼，现在特定的软件 已被用来优化设计与构造模具。先后，基于虚拟模型的冷却通道的效率的研究 是利用软件I-DEASTM的原型和仿真。这项研究正在进行，在此希望其最终发 展到一定的水平，能在决定生产零件成型的规格上熟练使用所需的虚拟模型。2注射成型工艺的简要概述与其它所有的生产方式一样，注射模具生产目前也需要降低其成本以保持市 场竞争力。这方

6、面的需求通过利用包括设计软件，计算机数值控制机械等不同的 技术已得到解决。有了这些技术后，注射成型生产才得以实现，其生产成本取决 于成型周期时间的长短。可以通过调整模具结构来缩短成型周期，但最后的分析 表明，成型时间主要取决于模具能使熔融聚合物快速冷却的能力。冷却液体会在 设定的温度下通过模具上冷却水孔进行冷却定型。同时必须保证熔融聚合物均匀 流到模腔的各个部位，且在最短的时间内使其散失热量进行冷却。直至目前为止， 这些水孔只能通过钻孔方式进行加工，而这种方式只能加工直孔。如果将冷却水 道整体设计成与塑件形状一致，同时改变它们的截面以增加导热面积，这样就可 以大大提高塑件冷却的效率。塑料也将更

7、加均匀冷却，所以也可能有助于减少塑 件脱模时的翘曲变形。2.1温度控制成型温度，例如熔融聚合物温度，模具温度，环境温度和夹紧系统的温度都 必须控制在一定范围之内（图1）。塑料熔体注入模腔后，必须通过冷却固化后 才能获得所需制品形状。模具的温度通过冷却液在模具内冷却水道中的的循环进 行调节，一般用水或油作冷却液。当塑件充分冷却后才能从模腔脱模，冷却过程 中熔体（95%）会产生收缩现象，这样有来料对其进行补偿，同时也会有一些收缩 会在塑件上保留下来1。 Ube Frt 一 Gate200-1也ICKi-ConliiLj15i5图1.注射过程中的温度记录图2.2压力控制注射装置和夹紧系统都要求要求有

8、一定的压力，且两者方向相反（图2）。注 射系统中的压力可以分为三种：注射压力，保压压力和塑化压力。所有这些都是 通过螺杆的运动实现的。在夹紧装置中，由油泵液压系统控制移动模具所需要的 压力。保压压力是在注射完成后对冷却凝固过程中产生的收缩空间进行补料，以保证塑件形状而设定的。图2.注射过程中的压力记录图2.3 时间控制时间是在整个成型过程中最重要的参数。从成型周期时间可估计生产成本 和机械效率。原则上在时间方面应加以控制，其中包括：合模时间，注射时间和 冷却时间。图3以一个简单的示意图显示了一个典型的成型周期。0 clkwc mold图3成型周期2.4热参数尽管塑料材料有很高的熔融温度，他们特

9、定的性能与温度有很大的关系。 过高或过低的温度都会对塑件结构带来损坏。研究其热性能有利于了解和预测其 其它各性能。因此，成型冷却时间必须合理设置，第一，塑化的厚度，第二，熔 融热的耗散。与金属不同，塑料材料具有特殊的热容量，且高结品塑料比非结品 拥有更高的热容量。与其它材料，例如与金属，比较之下，塑料有一个大的热膨 胀系数。可以通过加入矿物填料，如玻璃纤维，来改善塑料的热性能。2.5冷却水道与其它多数制造业相同，产品的制造时间与其成本有密切的关系。生产零件 的时间越长，其成本就越高，注射模具成型制造的生产周期主要在于其冷却时间。 所以，减少冷却时间将能降低零件的生产成本。可以在模具中加工出冷却

10、孔，然 后以一定压力压入冷却液体使其在水孔内循环，这样通过热交换来控制模具温 度。常规的钻孔机械如CNC客以用来钻直孔。其中最主要的问题在于，不能制造 加工在三维方向上的比较复杂的冷却孔，尤其是在靠近模具壁的地方。这样模 具冷却不均匀，引起制件收缩翘曲，冷却时间增长（图I），导致冷却系统的效率 大大降低。另一方面来说，如果尽量依照零件的形状（图5）加工成型冷却的水道， 塑件的冷却也会变的比较均匀，这样冷却时间可以显著减少，冷却效率提高。此 外，如果塑件能在非常均匀的温度下被脱模，出模是的收缩也将是均匀的，这样 也可避免塑件在脱模时产生翘曲现象。最后，设有这种冷却系统的模具比设有常 规标准冷却系

11、统的模具更易达到设定的操作温度3,4。这样就可以减少启动模具到所生产操作条件所需要的时间。当聚合物熔体被 注入模具后，遇到模具壁就立即冷却固化。如果塑件的体积较大，且其厚度不太 小时，冷却固化的聚合物可能增大注射的阻力，导致模腔不能被完全填充。在这 种情况下，需要对物料加热到一定的温度，以增加其流动性。尽管有这些好处， 但我们也要注意到，模具中一定形状的复杂的冷却孔的加工制造将大大增加其最 初成本，尽管这门技术能给生产带来很多好处。图4 一副模具型芯型腔的冷却水道图5同一模具的随形冷却水道3随形冷却孔一概述关于随形冷却孔的效率问题，Ring等人对三个具有不同结构的模具进行了 研究，其中有的加工

12、有随形冷却水孔，有的没有，结果表明，由于改善了热传递 效率，配置有随形冷却孔的模具，其生产周期大大缩短，生产效率大大提高。Jacob s发表了一篇文献，文献主要论述了随形冷却孔的重要性，同时介绍了一种 高导热性能的新材料。这项研究表示，与配有常规冷却水孔的模具相比较，随 形冷却孔的设置（层状的铜的竦或铜模子）使模具成型生产效率提高大约70%。 Sachs等也对随形冷却孔和钻孔法加工的冷却孔进行了比较研究。根据他们的 调查，他们对模具核心腔加上软件的使用技巧,进而建构模具理论和实验数据作比 较.分析显示，随后模形通道温度高于常规，实现一个更加有效的温度分布均匀传 热能力。拜恩7 提出了一种控制模

13、具温度的方法，即通给随形冷却孔以一个准确的定 位来实现控温的目的。同时他也分析了系统与环境的热交换的影响，以通过精确 计算，设计更为有效的冷却系统。Park and Know进行了根据修改过的边界元素法的对铸造的过程进行了热 分析，这是一种灵敏度分析，有利于模具的优化设计过程有效进行。通过热分析 优化设计可对冷却时间和表面温差进行准确的预测，这表明对于较理想模具设 计，特殊在模具型号和冷却孔的设计方面，灵敏度分析法是一个很好的设计方法。 这样在同一台机器中设置了有利于塑件冷却的加工条件，使影响产品质量和生产 力因素降到最少。模具冷却水孔的方面存在的问题不仅仅是去设计加工冷却孔结构，更在于怎 么

14、将这种技术很好地应用到多种多样结构的型腔冷却孔的设计加工。徐等对如 何克服这个问题作出了解答和提议。即将原型划分为多个小的区域，这样有利于 对整体结构的研究分析，再对每个区域进行设置冷却水孔。然后综合前面的分析 结果，对整个结构进行构造。为解决冷却问题，李1。也提出了类似的方法，建 议通过公认算法将模具按其区域结构特征不同划分成不同的小块。然后，根据每 小块的结构特点，分别设定不同结构的冷却孔，并对其进行最后的组合形成完整 的冷却系统。算法是基于“超二次”，即模具形状特征参数,诸如在采用计算机绘 图时需要参数.这种方法是解决问题的最好的选择，可以近似估计整个塑件的结 构.这样，冷却系统变得容易

15、被仿效.当有着复杂的零件制造时这种做法是十分 有效的.4模具零件（MPA ）分析基本思路是，首先应用I-DEASTM构造一个虚拟模型，再进行模拟分析确定 最佳的流道位置。然后进行冷却系统的设计。先后对示范作进一步的分析，如有 限元分析改进设计，为了帮助设计者确定模具制造的零部件，应用MPA对虚拟模 型进行最后的分析。对软件唯一的要求就是能对零件材料作出正确的选择。4.1模型分析试验中进行模型结构的选择，其依据是零件基本规格和成型塑件的特 点，如模具表面斜度的设置要保证塑件冷却成型后能顺利被脱模。这个模具（图 6）表面形成一个长方形并设有一个大小有8角度。塑件型腔内设有加强筋，这 样可以增强其机

16、械性能，也可避免成型中可能产生的变形。4.2 流道浇口位最佳浇口的设置，要通过反复的试验才能实现，可以同多塑件质量来衡量设 置的好坏，诸如表面熔接痕，气泡数量等（图7为一个典型的熔接痕情况）。浇口 可以设计在底部中心位置和内外表面。流动分析表面，两种设置的整个成型周期 相同，但浇口设置在外表面时塑件表面的成型熔接痕要小一些。选择浇口位置的 标准在于是否能保证塑件的表面质量以及短的成型周期。如果在塑件外表面设浇 口，则会有聚合物凝料在浇口处形成，塑件被脱模后需要对其进行切割处理，由 此比较浪费时间，不适合进行制件生产。另外，如果把流倒设在型腔内，将导致 有新的问题出现，形状复杂的冷却水孔的布置将

17、受到限制，浇注系统难以配置。设置较多的浇口并不能改善塑件质量，也不利于降低冷却时间，只会使冷却 孔的配置更为复杂。所以，一个浇口还是最为理想的。 以下是通过计算机模拟预测而设置局部优化解决方案:（1）着力减少内外表面的熔接痕，如图8与图7相比较。（2）加强加工质量的预测（图9）（3）进一步的质量检查，设置冷却孔。结果表明，塑件上没有明显的痕 迹出现，定出时间也在1s左右，非常合理，即浇口位置合适（图10）。（4）同样地，表面温度和冻结时间的预测率也达到了预期目标（图11， 图 12）。图10从根本上表明，优化条件的选择使得成型工艺过程可顺利成型，这样更 加保证了成型塑件的质量。这种条件下，注射

18、时间预计为1.18 s。图7模具表面的熔接狠图9独立浇口位置：质量预测图10计算机分析结果图12冷却时间图11表面温度5冷却水道定位5.1 一般考虑因素制件的最终轮廓和形状精确性不仅仅是由其成型工艺条件决定，而且也取决 于成型时型腔壁的温度高低mi。物料的冷却过程即为结品过程，为了是物料顺利 冷却结品，对模具温度必须进行严格的控制，因此，冷却系统的准确定位对于生 产合格的制品来说是非常重要的。确定流道位置关键问题在于如何保证型芯和型 腔整体有均一的温度。如果型腔内两个部位有很大的温度梯度，这将导致塑件翘 曲或结构的破坏（图13）。既要尽可能缩短成型周期，又要保证熔体的顺利结品，一个折中的办法是

19、， 冷却系统的设置要保证模具壁有一个均一的温度，另外也要保证聚合物物料均匀 冷却，这样就比较符合生产的要求。5.2温度特性由于诸如模具材料性能和聚合物原料性能等多种因素的影响，在成型周期 中，模具的温度有周期性的变化（图14）。冷却系统不能控制这种波动的幅度， 但是，最重要的是当具有高温的聚合物熔体流动到型腔并与型腔壁接触时，会产 生最大的温度回升现象1H所以，必须对相关的物理效应进行监测，来保持模内 温度的均一性。:msprirrpr.lnjcctiri EnttormenDem&iJliingLr叶代模具内凸高的区域容易产生热量的集中，因此需要比较集中的冷却水孔。相 反，在凹低的区域，由于

20、有较多的物料存在有利于散热，因此其不需要太集中的 Fie. 14. Fluctuayioii of ?eiEpe:attLre of the ivi.J inside the caty dunng tne冷却孔。由此，必须注意这些区域弯道和冷却系统的设计及配置在三维冷却系 统的设计中，需要考虑三面的因素：截面的直径（或当不是圆形时截面面积）； 孔与孔之间的距离；孔与模具壁制件的距离；冷却孔直径的选择和流道的设计时 需要考虑的问题是其使系统产生压力损失。Zollner 11中对加热与冷却中压力损 失的关系进行了研究论述，并指出了确定冷却孔位置的方法。对此关系的研究结 果表明，在半结品热塑性塑料中

21、为2.5到5 %之间，在无定形热塑性塑料中为5 到 10 %。5.3型腔冷却水道定位在此研究中，对于型芯及型腔中冷却孔的设置提出了多种不同的方案，并将 随形冷却系统（图15）和直孔冷却系统（图16）相对比。由于有限元分析软件 包只对其四分之一进行了插入分析，因此还必须对这些零件进行全面的分析。顺 着塑件的表面，要设置四条冷却水道，其中三条用于其侧表面降温，另外一条对 其底部进行冷却降温。图16型腔直线冷却水道5.4型芯冷却水道定位型芯的冷却系统由两条顺着型芯几何表面形状的冷却孔组成，其中一条流道 对其顶部和短尺寸表面进行冷却，另外一条用来冷却其相对较大的表面。可以通 过设置弯道来减少.冷却系统

22、中流体动力的损失。在直流道的方案中，一条水道 （图18）的加工需要三种钻孔操作。在这种情况下不可能有圆角，这要对冷却 液体的损失较前一种方案要大。下一步是有限元分析，以检查该零部是否能够抵 抗注射是的巨大压力。这项研究工作一直在进行，而且由于在注射过程中，其底部承受的压力为最 大，研究也将集中在这样的部位。图18型芯直线水道f作为注射模具结构组成的一部分，随形冷却系统的设计和优化已可以通过虚 拟样机模拟进行。这种方法包括塑件三维CAD模型的建立，其中型芯和型腔的构 造都是通过这种方式实现的。模拟研究表明，与直流道的设置相比，可以对随形 冷却水道进行优化设计并预测流道的最佳位置，更有利于缩短制件

23、的冷却时间， 提高生产效率。该研究正在进行，在此希望通过虚拟模型技术对零件生产成型规 格进行确定，最终将此项研究提高到一个较高的能力水准。引用有限元分析法对 型腔型芯样本进行测试，这方面需要做更多的工作，一检查模具对注射压力了承 受能力，并最终设定模板的厚度。对于一些啮合结构的塑件，需要对其进行结构 平面化，并利用平面要素处理，这样也有利于在随形冷却系统和传统冷却系统中 理解冷却时间。参考文献：1 D.M. Bryce, Plastic Injection Moulding, Society of Manufacturing Engineers, Dearborn, MI, 1996.2 An

24、on., Intelligent Systems Laboratory, Michigan State University, 1999 accessed October 30, 2003. http:/islnotes.cps.msu.edu/ trp/inj/inj time.html.3 E. Sachs, et al., Production of injection molding with conformal cooling channels using the three dimensional printing process, Polym. Eng. Sci. 40 (5)

25、(2000) 1232-1247.4 K.W. Delgarno, Layer manufactured production tooling incorporating conformal heating channels for transfer moulding of elastomer compounds, Plastic Rubber Compos. 30 (8) (2001) 384-388.5 M. Ring, et al., An investigation of effectiveness of conformal cooling channels and selective

26、 laser sintering material in injection moulding tools, RPD (2002) -5.6 F. Jacobs, High-conductivity Materials and Conformal Cooling Channels, Warwick Manufacturing Group, Warwick University, UK accessed September 29, 2003. rpd399.xpress.html.7 Anon., Rapid tooling/rapid prototyping, EGS Associates C

27、orporation accessed September 29, 2003. rapid tooling.htm.8 S.J. Park, T.H. Know, Thermal and design sensitivity analyse for cooling system of injection mold, Part 1 and Part 2, J. Manuf. Sci. Eng. 120 (1998) 287-305.9 X. Xu, et al., The design of conformal cooling channels in injection molding tool

28、ing, Polym. Eng. Sci. 41 (7) (2001) 1265-1279.10 C.L. Li, A feature-based approach to injection mould cooling system design, Comput.-Aided Des. 33 (2000) 1073-1090.11 O. Zollner, Optimised mould temperature control, Appl. Technol. Inform. (1997)1104.Design and optimisation of conformal cooling chann

29、els ininjection moulding toolsD.E. Dimla a, , M. Camilotto b, F. Miani ba School of Design, Engineering and Computing, Bournemouth University, 12 Christchurch Road, Bournemouth, Dorset BH13NA, UK DIEGM, Universita Degli Studi di Udine, via delle Scienze 208, 33100 Udine, Italy AbstractWith increasin

30、gly short life span on consumer electronic products such as mobile phones becoming more fashionable, injection moulding remains the most popular method for producing the associated plastic parts. The process requires a molten polymer being injected into cavity inside a mould, which is cooed and the

31、part ejected. The main phases in an injection moulding process therefore involve filling, cooling and ejection. The cost-efficiency of the process is dependent on the time spent in the moulding cycle. Correspondingly, the cooling phase is the most significant step amongst the three, it determines th

32、e rate at which the parts are produced. The main objective of this study was to determine an optimum and efficient design for conformal cooling/heating channels in the configuration of an injection moulding tool using FEA and thermal heat transfer analysis. An optimum shape of a 3D CAD model of a ty

33、pical component suitable for injection moulding was designed and the core and cavity tooling required to mould the part then generated. These halves were used in the FEA and thermal analyses, first determining the best location for the gate and later the cooling channels. These two factors contribut

34、e the most in the cycle time and if there is to be a significant reduction in the cycle time, then these factors have to be optimised and minimised. Analysis of virtual models showed that those with conformal cooling channels predicted a significantly reduced cycle time as well as marked improvement

35、 in the general quality of the surface finish when compared to a conventionally cooled mould.Keywords: Tool design optimisation; Injection moulding1. IntroductionInjection moulding is one of the most exploited industrial processes in the production of plastic parts. Its success relies on the high ca

36、pability to produce 3D shapes at higher rates than, for example, blow moulding. The basic principle of injection moulding is that a solid polymer is molten and injected into a cavity inside a mould; which is then cooled and the part ejected from the machine. The main phases in an injection moulding

37、process therefore involve filling, cooling and ejection. The cost-efficiency of the process is dependent on the time spent in the moulding cycle. Correspondingly, the cooling phase is the most significant step amongst the three, it determines the rate at which the parts are produced. As in most mode

38、rn industries, time and costs are strongly linked. The longer is the time to produce parts the more are the costs. A reduction in the time spent on cooling the part before its is ejected would drastically increase the production rate, hence reduce costs. It is therefore important to understand and t

39、hereby optimise the heat transfer processes within a typical moulding process efficiently. Historically, this has been achieved by creating several straight holes inside the mould (core and cavity) and forcing a cooler liquid to circulate and conduct the excess heat away so the part can be easily ej

40、ected. The methods used for producing these holes rely on the conventional machining process such as drilling.However this simple technology can only create straight holes and so the main problem is the incapability of producing complicated contour-like channels or anything vaguely in 3D space. An a

41、lternative method that provides a cooling system that conforms to the shape of the part in the core,bothViaisybesn proposed. This method utilises a contour-like channel, constructed as close as possible to the surface of themould to increase the heat absorption away from the molten plastic. This ens

42、ures that the part is cooled uniformly as well as more efficiently.The first part of this investigation concentrates on reviewing and evaluating the injection moulding process, to set the knowledge and background on the subject. Then a study of proposed methods for developing and applying conformal

43、channels is conducted, identify the most viable method.Specific softwarewas used to optimise the design and construction of the mould, with attention on refining the tool design through application of finite element and thermal flow analyses.Successively, a study on the effectiveness of the conforma

44、l cooling channel based on virtual models was performed using I-DEASTM software for prototyping and simulation. The study is on going and hopefully would culminate in the suggestion of the level of proficiency required using virtual models in deciding moulding specifications for production parts.2.

45、Brief overview of the injection moulding processThe injection moulding industry, like all industries, at present needs to reduce costs to remain competitive. This need has been addressed using various technologies ranging from design software to computer numerical control machinery. After these tech

46、nologies are in place and moulding begins the cost is usually based on cycle time. Adjustments can be made to the moulding machine to help reduce the time to mould but in the final analysis the time is dictated by the ability of the mould to carry the heat away from the molten polymer. Liquid is pas

47、sed through cooling channels in the mould at the required temperature. This must allow the molten polymer to flow into all sections of the cavity while at the same time remove the heat as quickly as possible. Up to nowthese channels have been produced by drilling which can only produce straight line

48、s. If the channels carrying the water could be conformed to the shape of the part and their crosssection changed to increase the heat conducting area then a more efficient means of heat removal could be realised. This may also help to reduce warpage when the part is ejected, as the plastic would be

49、cooled more uniformly.2.1. Temperature controlTemperatures such as those for the molten polymer, the mould, the surround temperature and the clamping system temperature need to be controlled (Fig. 1). When molten plastic is injected in the mould it must be solidified to form the object. The mould te

50、mperature is regulated by circulation of a liquid cooler, usually water or oil that flows inside channels inside the mould parts. When the part is sufficiently cooled it can be ejected. Most (95%) of the shrinkage happens in the mould and it is compensated by the incoming material; the remainder of

51、the shrinkage takes place sometime following the production of the part 112.2. Pressure controlBoth the injection unit and the clamping system require npressure with the latterdeveloped to resist the former (Fig. 2). Three different pressures can be distinguished in the injection unit: initial, hold

52、 and back. All these are obtained by the action of a screw. In the clamping unit the oil pump of the hydraulic system controls the pressure needed to move the mould. Holding pressure is required to finish the filling operation and maintained during solidification to supply the shrinkage.-u- .KUSE 芸导

53、pFg_ Teaip&iarjre history duiEDg izyeEnDD. mouJdrig 2.2.3. Time controlTime is the most significant parameter in the entire operation. Cost and machine efficiency can be estimated from the cycle time. The principle temporal aspects to be controlled include: gate-to-gate time, injection time and cool

54、ing time. A simple schematic illustration of a typical cycle time is shown in Fig. 3.2.4. Thermal proprietiesDespite their large diffusion, for all plastic materials temperature range is a limit to their purpose. Both high and low temperature can create damage to plastic components. It is important

55、to study thermal proprieties to understand and predict this behaviour. Thereforecoolingtimesin35 I ) cuoling：Fle. i. Cyz&bi in? ectic-n oulie F21.CrckliiMjCnNiny：Tiane (fteei71. 2. Pressure hjs:on. d.inii? LDjectLon ajouldios 21.括一。与MKL明 4J .512一MnfJnEyfi褂,?/moulding machines must be set carefully t

56、o permit, first, plasticization of the thicknessand secondly dissipation of melting heat. Unlike metals, the thermal capacity of plastics is high with crystalline plastics having a higher capacity than non-crystalline. Plastics have a large coefficient of thermal expansion if compared, for example,

57、with metals. A way to modify these values is to use mineral fillers such as fibre glass.2.5. Cooling channelsAs with most manufacturing fields, production time and costs (lead and lag) are strongly correlated. The longer it takes to produce parts the more are the costs, and with injection moulding p

58、roduction industries cooling time is often taken as the indicator of cycle time. Improving cooling systems will reduce production costs. A simple way to control temperature and heat interchange is to create several channels inside the mould where a cooler liquid is forced to circulate. Conventional

59、machining like CNC drilling can be used to make straight channels. Herein, the main problem is the impossibility of producing complicated channels in three-dimension, especially close to the wall of the mould. This produces an inefficient cooling system because the heat cannotFis. 4. Cavdy (A) and c

60、ore (E； of a drilled 匚hazizueLi ojould 3.be taken away uniformly from the mould and the different shrinkage causes warpage and cooling time increase (Fig. 4). On the other hand, if the cooling channels can be made to conform to the shape of the part as much as possible (Fig. 5), then the cooling sys

61、tem the cycle time can be significantly reduced with cooling taking place uniformly in all zones. Furthermore, if the part is ejected with the same temperature in every point the subsequent shrinkage outside the mould is alsoCcsircffiitaj CodingFig. 5- Same ojoiild as Fig. 4wi coumia cbimels i.CiWun

62、ttaJCaGliofi!J恤汨如uniform and this avoids post-injectionwarpage of parts. Another advantage is that a mould equipped with conformal channels reaches the operation temperature quicker than a normal one equipped with standard (or drilled) cooling channels 3,4.In this way one can reduce the time require

63、d when the moulding machine is started. When the polymer is injected, it solidifies immediately touching the wall of the mould. If the volume of the part is sufficiently big and its thickness is too small, polymer solidified can obstruct the flow and hinder a complete filling of the cavity. In this

64、case the mould must be heated to a particular temperature in order to permit the polymer to flow. Despite all these advantages it may be noticed that newtechnologies involved in the production of moulding tools with conformal channels can increase initial costs for the additional complexity of the c

65、onstruction process.3. Conformal channelsan overviewResults from an investigation of the effectiveness of conformal channels by Ring et al. 51 through the construction of three different moulds with and without conformal cooling, showed that the latter technique led to significant improvements and a general