游戲手柄外殼注塑模具設(shè)計(jì)【1模2腔含5張CAD圖帶外文翻譯】
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附錄 1：外文翻譯降低注塑成型模具報(bào)廢率的新設(shè)計(jì)特征Mehdi Moayyediana,* Kazem Abharya，Romeo Marian aa 南澳大學(xué)工程學(xué)院，莫森湖校區(qū)第二屆國際材料，工業(yè)和制造工程會議， MIMEC2015， 2015 年 2 月 4 - 6 日，巴厘島印度尼西亞摘 要本文提出了注塑成型流道系統(tǒng)的新的橫截面形狀。新的幾何形狀的目的是減少廢料和循環(huán)時(shí)間，也使模具工具更容易排出澆道系統(tǒng)。SolidWorks Plastic分析了注塑成型過程中塑料零件的短缺缺陷，以驗(yàn)證新建議的幾何結(jié)構(gòu)。針對兩個厚度為 1mm的圓形平板，提出了不同比例的橢圓截面流道系統(tǒng)。SolidWorks Plastic采用有限元法（FEM）對注塑件進(jìn)行模擬。選擇填充時(shí)間，熔體溫度，模具溫度，保壓時(shí)間和純冷卻時(shí)間作為注塑機(jī)的輸入。這項(xiàng)研究的貢獻(xiàn)是設(shè)計(jì)新的冷流道系統(tǒng)的幾何形狀，以減少廢料和循環(huán)時(shí)間，也使注射成型時(shí)澆注系統(tǒng)更容易。這項(xiàng)研究結(jié)果顯示新幾何沒有短缺缺陷。另外，顯示了陡度和冷卻時(shí)間的顯著減少。與圓形橫截面相比，廢鋼和冷卻時(shí)間分別減少了25％和 2.5％。流道系統(tǒng)與模具壁的接觸面的減少改善了流道系統(tǒng)更容易從模腔排出。關(guān)鍵詞：注塑工藝，模具設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)輪幾何形狀，短缺缺陷1.引言過去的一個世紀(jì)里，塑料的迅速增長及其擴(kuò)散到所有市場。根據(jù)世界原料重量的消耗，由于其性質(zhì)和較低的生產(chǎn)成本，塑料是其他老材料，如鋁，鋼，橡膠，銅和鋅相比最高 [1,2]。注射成型是制造塑料制品最重要的工藝之一，大約三分之一的塑料通過注塑工藝轉(zhuǎn)化為零件 [3]。 注塑成型工藝在包裝，航空航天，建筑工程，汽車零部件，家居用品等諸多行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛 [1，3，4] 。 注射成型注塑件的最終質(zhì)量取決于材料特性，模具設(shè)計(jì)和工藝條件 [4-6]。 注塑有三個基本操作。首先，塑料顆粒將被轉(zhuǎn)化成熔體。然后，將熔融的塑料通過澆口，流道和澆口系統(tǒng)注入模腔或模腔內(nèi)，最后打開模具將模腔從模腔中排出[1，7，8] 。Runner系統(tǒng)是評估注射部件質(zhì)量的參數(shù)之一。流道系統(tǒng)是澆口和澆口之間的連接線。 轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的主要目的是將熔融塑料從澆口轉(zhuǎn)移到澆口。在冷流道系統(tǒng)中，廢料的主要來源是經(jīng)過澆道和澆口系統(tǒng)的廢料。因此，對于轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)將評估不同的規(guī)則，以證明轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)在注塑中的重要性，例如（a）較小的轉(zhuǎn)輪尺寸以最小化廢品；（b）容易從模具中取出并從模制部件上取下；（c）用最小的凹痕和焊縫快速填充腔體 [9-12]。 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三個主要參數(shù)是流道橫截面形狀，直徑和型腔布局 [9]。對于不同的應(yīng)用，澆道系統(tǒng)有 7種類型的橫截面形狀 [9,10,13]。最后，根據(jù)要求，可以推薦不同類型的轉(zhuǎn)輪橫截面 [14]。在考慮現(xiàn)有不同橫截面形狀之后，本文的貢獻(xiàn)是將流道系統(tǒng)的橢圓幾何形狀定義為有效的橫截面形狀。 我們設(shè)計(jì)和使用本文定義的橢圓截面形狀的基本目標(biāo)基本上是使轉(zhuǎn)輪尺寸更小，以使廢料最小化，減少注塑的總周期時(shí)間，并容易地從模具中取出零件。 除了我們的預(yù)期之外，還發(fā)現(xiàn)了一些與流道參數(shù)和流道系統(tǒng)的新幾何相關(guān)的顯著現(xiàn)象，這些將在另一篇論文中討論。本文將介紹轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橢圓形或橫截面形狀的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并對轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的圓形和半橢圓形進(jìn)行比較。對作者而言，在注塑過程參數(shù)和材料特性方面已經(jīng)做了很多嘗試，但對于包括澆道，澆口和澆道的注射系統(tǒng)，還有一些出版物，但沒有提及分析和模擬轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橢圓形橫截面形狀。本文簡單介紹了轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對橢圓轉(zhuǎn)輪的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了評估。 然后，通過 SolidWorks設(shè)計(jì)帶澆道和澆口系統(tǒng)的注塑零件。為了精確的模擬結(jié)果，通過 SolidWorks Plastic考慮 FEM。2.轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橫截面形狀轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的主要目的是通過澆口將熔融的塑料從澆口轉(zhuǎn)移到所有腔體。 流道系統(tǒng)有不同的橫截面形狀，每個都有不同的應(yīng)用 [13]。 設(shè)計(jì)師應(yīng)該評估不同的因素，為特定產(chǎn)品選擇合適的流道系統(tǒng)形狀。 對于兩板模具，效率最高的流道系統(tǒng)最流行的形狀是圓形。 對于三板工具，如果轉(zhuǎn)輪只在一半的模板上制造，則梯形和改進(jìn)的梯形是最好的選擇，但是仍然是不可接受的，因?yàn)殚T不能與中心流動流 [10]。 從矩形，正方形和多邊形形狀的空腔中彈出流道系統(tǒng)是具有挑戰(zhàn)性的。 它是由不同截面的現(xiàn)有角落產(chǎn)生的。 如果設(shè)計(jì)者沒有確定澆道系統(tǒng)的適當(dāng)?shù)臋M截面形狀及其尺寸，就會發(fā)生導(dǎo)致模腔不完全填充的壓力下降和模具壁熱傳遞的高水平 [9,13,15]。 因此，可以考慮用不同的流道系統(tǒng)橫截面來調(diào)節(jié)熔融塑料的流量。 最后，通道的形狀和長度對于具有最佳流動是重要的，因此具有較少缺陷的最佳產(chǎn)品 [16]。3.流道系統(tǒng)具有橢圓形橫截面形狀在注射成型中，流道系統(tǒng)的最常見的橫截面形狀是圓形的。在選擇特定零件設(shè)計(jì)的圓形時(shí)，應(yīng)該評估的三個主要元素是：（a）較小的尺寸盡量減少廢品；（b）更容易從模具中彈出；（c）以最小的凹痕，焊縫和短射線快速填充模腔[9-11]。因此，考慮到澆道系統(tǒng)的新的幾何形狀以使廢料最小化，與澆口的中央流動流線對齊，適當(dāng)?shù)靥畛湟粋€或多個腔體，并且容易地從模具中排出零件是本文的目標(biāo)。最后，賽跑者系統(tǒng)考慮橢圓橫截面形狀。為了獲得塑性缺陷最小的注射成型部件，必須精確比較流道系統(tǒng)的圓形和橢圓形截面形狀。為了證明轉(zhuǎn)輪的橢圓橫截面形狀的重要性及其被選作模具設(shè)計(jì)中重要問題的原因，需要對轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的其他幾何形狀進(jìn)行評估。比較圓和橢圓的截面的最佳幾何形狀是矩形和正方形。 矩形是一種不同寬度的正方形。 根據(jù)不同的應(yīng)用場合，選擇不同寬度比的矩形流道系統(tǒng)。與方形相比矩形的優(yōu)點(diǎn)之一就是盡量減少轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的廢料，并且易于從模具中排出，但壓降是減小方形寬度的缺點(diǎn)之一 [13]。圓與橢圓之間的比較與正方形和矩形具有相同的結(jié)構(gòu)。D 是圓的直徑，a 是長軸長度，b 是橢圓的短軸長度。長軸長度固定，短軸長度根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的不同而不同。盡管為了減少廢料，更容易將零件從模腔中排出，并縮短周期時(shí)間，最好減小短軸的長度，這取決于零件的設(shè)計(jì)。 因此，b 的不同比例取決于零件設(shè)計(jì)的諸多因素，如尺寸和厚度。 廢料的減少，部分脫模的部分更容易，周期時(shí)間減少，以及與澆道系統(tǒng)的澆口的中心流動流動是與圓形相比具有橢圓橫截面形狀的優(yōu)點(diǎn)。4.模擬在為此應(yīng)用程序設(shè)計(jì)兩個圓形零件作為兩個樣品之后，下一步是使用SolidWorks Plastic來模擬零件。 對于模擬部分，定義注射系統(tǒng)是必要的。因此，如圖 1a所示，考慮設(shè)計(jì)澆道，b = 0.7a 澆道和澆口系統(tǒng)。 為了確保分析結(jié)果準(zhǔn)確，有限元分析（FEM）將在仿真中發(fā)揮重要作用，如圖 1b所示。 根據(jù)樣本的幾何形狀，選擇有限元分析的表面網(wǎng)格的三角形形狀。 所選材料為聚丙烯（PP）。 對表面網(wǎng)格進(jìn)行了不同尺寸的評估，最終選擇了 1mm的表面網(wǎng)格尺寸作為注入部分，而對于包括澆口，流道和澆口在內(nèi)的注入系統(tǒng)，考慮到尺寸較小，由于注入系統(tǒng)的靈敏度這個模擬。 因此，在 SolidWorks Plastic中選擇澆道和澆道的表面網(wǎng)格尺寸為 0.3mm，澆口的網(wǎng)格尺寸為 0.2mm。 對于直徑為 100mm的兩個圓形部件，澆道和澆口長度總共為 28mm。 另外，澆道的長度為 60mm，拔模角度為 1.5°。 圖 1（a）澆口，流道和澆口系統(tǒng)的最終零件 圖 1（b）最終部分的有限元分析下一步是定義過程參數(shù)。 在選定的材料和注塑機(jī)的基礎(chǔ)上，填充時(shí)間為0.59秒，熔體溫度為 230°℃，模具溫度為 50°℃，保壓時(shí)間為 2.04秒，純冷卻時(shí)間為 3.9秒。 注射系統(tǒng)的幾何形狀和尺寸被評估為影響操作周期時(shí)間，冷卻時(shí)間，凹痕和短射等不同缺陷的重要標(biāo)準(zhǔn)。 檢查新的流道系統(tǒng)在新的幾何形狀和尺寸方面是否可以接受的主要因素是容易填充，填充時(shí)間分析，凹痕分析以及注射結(jié)束時(shí)的注射壓力。 如圖 2a所示，橢圓截面的填充容易度在最可接受水平的綠色區(qū)域。 與澆口和澆道尺寸和幾何形狀有關(guān)的另一個常見缺陷是凹痕。 凹痕是凹陷的表面在冷卻過程中發(fā)生注塑成型的塑料 [17]。 如圖 2b所示，除了不在關(guān)鍵區(qū)域的澆道外，注入部分沒有凹痕，并且澆道和澆道的表面質(zhì)量也不顯著，因?yàn)樗鼈冊谧⑸浣Y(jié)束時(shí)被認(rèn)為是廢料。 因此，圓形和橢圓形橫截面的注射部件的表面質(zhì)量是相同的。圖 2（a）容易填充橢圓交叉的注入部分 圖 2（b）水槽標(biāo)志著轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的橢圓形橫截面形狀的模擬注射成型的一個常見缺陷是短暫的。 如果流動距離很長，或者在薄壁上，短射擊將發(fā)生在遠(yuǎn)離門的地方 [17]。 根據(jù)仿真結(jié)果，該部分能夠成功地填充，甚至橢圓形橫截面形狀的填充時(shí)間也低于圓形橫截面形狀的填充時(shí)間，如圖 3所示。 圖 3（a）橢圓截面 （b）圓形截面的填充時(shí)間確保注入部分沒有短射的另一個參數(shù)是評估表示注入部分的每個區(qū)域處的流動前沿溫度的流動前沿中心溫度。SolidWorks Plastic 最近添加了適用于短暫分析的模塊。 如圖 4所示，在 SolidWorks塑料模擬的基礎(chǔ)上，注射部位各個區(qū)域的流動前端中心溫度均為 230.15°C，流道橫截面形狀為圓形，橫截面形狀為橢圓形。這意味著對于兩種幾何形狀來說，腔內(nèi)短射的可能性都很低。圖 4（a）橢圓截面 （b）圓截面的流動前沿中心溫度評估轉(zhuǎn)輪和閘門系統(tǒng)的合適尺寸所需的最重要的參數(shù)之一是最大入口壓力。這部分可以成功填充注射壓力 42.1MPa。 注射壓力小于最大注射壓力極限的66％，這是令人滿意的，如圖 5所示。圓形橫截面的注射壓力為 39.655MPa，接近于橢圓形橫截面部分。圖 5 澆道系統(tǒng)的圓形和橢圓形橫截面形狀的注射壓力5.結(jié)論注塑冷流道系統(tǒng)廢料的主要原因是由澆口，流道和澆口系統(tǒng)組成的供料系統(tǒng)。有不同的應(yīng)用程序截面不同。在這項(xiàng)研究中，成功地開發(fā)了橢圓形橫截面與圓形橫截面相比的新的幾何形狀，用于注入兩個厚度為 1mm的圓形板。填充時(shí)間、熔融溫度、模具溫度、壓力保持時(shí)間和純冷卻時(shí)間被評估為工藝參數(shù)。橢圓形橫截面與當(dāng)前截面幾何形狀中具有最高效率的圓形橫截面相比，對于注射部件，廢料減少 25％，冷卻時(shí)間減少 2.5％。模擬結(jié)果表明，轉(zhuǎn)輪的橢圓形橫截面形狀是一個有效的幾何形狀，以減少廢料和總循環(huán)時(shí)間，也容易將模制件從模腔中排出。它演示了轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)新幾何的穩(wěn)健性。除了我們的預(yù)期之外，還發(fā)現(xiàn)了與流道參數(shù)和流道系統(tǒng)的新幾何相關(guān)的顯著現(xiàn)象，這將在另一篇論文中討論。將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置以證明模擬結(jié)果的正確性。附錄 2：外文原文