第1期李熹平等:快速热循环注塑模具加热与冷却过程分析及其结构优化设计197 具加热与冷却过程分析及其结构优化设计研究 模具的典型截面作为分析对象,暂不考虑模具的固 RHCM技术的关键是在注塑周期中,能够使模定板,但考虑动模镶块,简化后的分析模型如图2 具快速加热和冷却到预定的温度。模具型腔表面温所示。此外,由于平板电视面板为具有一定厚度的 度的高低和分布,直接影响着注塑生产的效率和塑件“回”字形结构,其模具加热/冷却管道为距型腔表 的质量。本文通过对RHCM注塑模型腔表面温度面一定距离的直孔,因此,可将三维模具简化为二 的分析,预测模具型腔、型芯的温度和温差分布及塑维平面问题进行分析。 件的冷却时间等,为实际生产中的模具设计、加热和 冷却系统布局优化设计提供了重要理论依据。 1液晶平板电视机面板RHCM模具 结构与加热冷却模型建立 图2简化的平板电视机面板RHCM注塑模具分析模型 -定模板;2-塑件;3动模 Fig 2 Simplified analysis model of RHCM mold 液晶平板电视机面板属于大平面塑件,用户对1.1加热分析几何模型 塑件的外观质量有着很高要求,目前普遍采用的注 模具加热时,热量通过加热管道只在定模内传 塑工艺得到的产品表面粗糙,存在明显的熔痕、流递,型腔表面的温度分布是影响塑件质量的关键 痕等缺陷,表面光泽度不高。为满足用户对外观质取定模结构的典型截面作为研究对象。图3为46英 量的要求,必须通过喷涂等工艺对塑件进行二次加寸液晶平板电视机面板的定模截面结构图,RHCM 工处理,这样,既延长了产品的生产周期,增加了模具结构与普通模具结构不同,常规模具结构中的 生产成本,又造成了环境污染 管道只有冷却管路,而RHCM模具中,既有冷却 将RHCM技术应用于液晶平板电视机面板等管路又有加热管路。本文采用加热和冷却共用相同 大型塑件生产,可得到表面无熔痕、高度光泽和达的管路结构。图3还分别用实线和虚线表示出了两 到镜面效果的产品,完全可以消除污染严重的喷涂种不同的加热冷却管道的布局设计方案。实线和虚 工艺,实现节能减排的短流程生产。但RHCM注线表示出的两种管路的直径分别为7mm、5mm,管 塑模具结构完全不同于现行其他注塑方法的模具结路中心距模具型腔表面的距离均为10mm。 构,RHCM注塑模具结构能否实现RHCM工艺所 要求的模具快速均匀加热和冷却效果,成为模具结 构设计的关键。因此,模具结构合理与否很大程度 上决定着该项技术能否被成功实施。图1是本文设 计的电视机面板的定模与固定板的结构示意图 图3加热模型 1.2冷却分析几何模型 模具冷却时,热量在定模、熔体和动模内传递 需要考虑到熔体和动模部分的结构及其传热情况 故冷却分析模型与加热分析模型不同,在对整个模 图1模具结构示意图 具结构分析后,将冷却模型简化为如图4所示的形 -定模;2-塑件;3定模板;4定位镶块 式,其中,上半部分为定模,下半部分为动模,中 Fig 1 General view of mold structure 间为塑件。动模上设有冷却管道,当模具进入冷却 为了研究该模具传热过程、加热和冷却效果,状态时,动模和定模上的所有管道都通入冷却水进 进而优化模具的加热冷却管道布局与结构,本文取行冷却 201994-2009chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.allrightsreservedhttp://wwnv.cnki.net具加热与冷却过程分析及其结构优化设计研究。 R HCM 技术的关键是在注塑周期中 ,能够使模 具快速加热和冷却到预定的温度。模具型腔表面温 度的高低和分布 ,直接影响着注塑生产的效率和塑件 的质量。本文通过对 R HCM 注塑模型腔表面温度 的分析 ,预测模具型腔、型芯的温度和温差分布及塑 件的冷却时间等 ,为实际生产中的模具设计、加热和 冷却系统布局优化设计提供了重要理论依据。 1 液晶平板电视机面板 R HCM 模具 结构与加热冷却模型建立 液晶平板电视机面板属于大平面塑件 , 用户对 塑件的外观质量有着很高要求 , 目前普遍采用的注 塑工艺得到的产品表面粗糙 , 存在明显的熔痕、流 痕等缺陷 , 表面光泽度不高。为满足用户对外观质 量的要求 , 必须通过喷涂等工艺对塑件进行二次加 工处理 , 这样 , 既延长了产品的生产周期 , 增加了 生产成本 , 又造成了环境污染。 将 R HCM 技术应用于液晶平板电视机面板等 大型塑件生产 , 可得到表面无熔痕、高度光泽和达 到镜面效果的产品 , 完全可以消除污染严重的喷涂 工艺 , 实现节能减排的短流程生产。但 RHCM 注 塑模具结构完全不同于现行其他注塑方法的模具结 构 , R HCM 注塑模具结构能否实现 RHCM 工艺所 要求的模具快速均匀加热和冷却效果 , 成为模具结 构设计的关键。因此 , 模具结构合理与否很大程度 上决定着该项技术能否被成功实施。图 1 是本文设 计的电视机面板的定模与固定板的结构示意图。 图 1 模具结构示意图 12定模 ; 22塑件 ; 32定模板 ; 42定位镶块 Fig11 General view of mold structure 为了研究该模具传热过程、加热和冷却效果 , 进而优化模具的加热/ 冷却管道布局与结构 , 本文取 模具的典型截面作为分析对象 , 暂不考虑模具的固 定板 , 但考虑动模镶块 , 简化后的分析模型如图 2 所示。此外 , 由于平板电视面板为具有一定厚度的 “回”字形结构 , 其模具加热/ 冷却管道为距型腔表 面一定距离的直孔 , 因此 , 可将三维模具简化为二 维平面问题进行分析。 图 2 简化的平板电视机面板 RHCM 注塑模具分析模型 12定模板 ; 22塑件 ; 32动模 Fig12 Simplified analysis model of RHCM mold 111 加热分析几何模型 模具加热时 , 热量通过加热管道只在定模内传 递 , 型腔表面的温度分布是影响塑件质量的关键 , 取定模结构的典型截面作为研究对象。图 3 为 46 英 寸液晶平板电视机面板的定模截面结构图 , R HCM 模具结构与普通模具结构不同 , 常规模具结构中的 管道只有冷却管路 , 而 R HCM 模具中 , 既有冷却 管路又有加热管路。本文采用加热和冷却共用相同 的管路结构。图 3 还分别用实线和虚线表示出了两 种不同的加热/ 冷却管道的布局设计方案。实线和虚 线表示出的两种管路的直径分别为 7mm、5mm , 管 路中心距模具型腔表面的距离均为 10mm。 图 3 加热模型 12型腔表面 ; 22定模 Fig13 Model for heating phase 112 冷却分析几何模型 模具冷却时 , 热量在定模、熔体和动模内传递 , 需要考虑到熔体和动模部分的结构及其传热情况 , 故冷却分析模型与加热分析模型不同 , 在对整个模 具结构分析后 , 将冷却模型简化为如图 4 所示的形 式 , 其中 , 上半部分为定模 , 下半部分为动模 , 中 间为塑件。动模上设有冷却管道 , 当模具进入冷却 状态时 , 动模和定模上的所有管道都通入冷却水进 行冷却。 第 1 期 李熹平 等 : 快速热循环注塑模具加热与冷却过程分析及其结构优化设计 197 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net