任意布置冷却水道的锌基合金塑料模具试制

任意布置冷却水道的锌基合金塑料模具试制 任意布置冷却水道的锌基合金塑料模具试 制 《模具工业》2006年第32卷第2期61 任意布置冷却水道的锌基合金塑料模具试制 李亚敏,刘洪军 (兰州~2-r-大学材料学院,甘肃兰州730050) 摘要:模具冷却系统对于塑件的质量和生产效率有着重要的影响.利用精密铸造的方法可以 获得任意 布置冷却水道的模具,达到最佳的冷却效果.现在快速样件和冷却系统优化 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 的基础上,用 锌基合金 石膏型铸造的方法对内置任意布置冷却水道的塑料模具镶块进行了试制,取得了满意的效 果. 关键词:冷却水道;塑料模具;锌基合金;铸造 中图分类号:”IG24;TQ320.662文献标识码:B文章编号:1001—2168一(2006)02—0061—04 TrialManufactureofZincBaseAlloyPIasticMouldwith Optional-layingCoolingWaterChannel LIYa-min.UUHong-jun (SchoolofMaterialsScience,LanzhouUmversityofTechnology,Lanzhou,Gansu730050,China) Abstract:Coolingsystemofplasticmouldcangreatlyinfluencetheproductqualityandproduction efficiency.Optional-Iayingcoolingwaterchannel-mthemouldcouldbeobtainedbyprecisioncast- ing,andoptimalcoolingeffectcouldbeachieved.Onthebasisofrapidprototypeandanalysison coolingsystemoptimization,zincbasealloyplastercastingmethodwasappliedtothemanufacture ofinsertblocksofplasticmouldwithinneroptional-layingcoolingwaterchanne1. Keywords:coolingchannel;plasticmould;zincbasealloy;casting 1引言 塑料模具一般都要设置冷却系统,好的冷却系 统可以改善塑料成型性能,减小塑件应力集中,防 止翘曲变形,确保塑件尺寸精度,并可缩短模塑周 期,从而提高生产效率.塑料模具的冷却水道通常 采用机加工方法,在模具或模板上钻孑L或铣槽,当 模具型腔较简单时,这种加工水道冷却效果较好. 当模具型腔较复杂时,采用机加工方法很难做到水 道与型腔基本随形,有可能在型腔中出现冷区或热 区,造成塑件备部位冷却速度不均匀,产生变形.如 果冷却水道能够根据模具型腔随形任意布置,将非 常有利于冷却系统的优化 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,获得更好的塑件质 量.快速原型和精密铸造的结合为任意布置冷却水 道的模具制造提供了可能,采用低熔点合金埋铸预 制冷却水道的方法既可以同时制造出冷却水道和 模具型腔,又可以达到快速制模的效果.以下对内 作者简介:李亚敏(1973一),女,河北蠡县人,讲师,主要从事模 具设计与制造的教学工作,地址:甘肃省兰州市兰工坪路85号 兰州理工大学材料学院.电话:0931—2976320,电子信箱: liyaminlut@sina.o~lm. 基金项目:塑性成型模拟与模具技术国家重点实验室开放基金(044) 收稿日期:2005—07—13 置任意布置冷却水道的锌基合金模具制造工艺进行 探讨. 2内置任意布置冷却水道塑料模具制造工艺 锌基合金综合性能优良,作为塑料模具型腔材 料,其快速经济的制模特点,正适合市场对品种多, 批量小,价格低,生产周期短的塑件的需求,可用于 注射模,吹塑模,吸塑模,发泡模,压缩模等.锌基合 金的导热性好,铸造性能优异,能够复映模型上各种 细微部分,如装饰纹,加强筋的深槽和齿形等,易于 获得光洁型腔和复杂型腔.锌基合金可采用多种方 法制模,精密铸造,温挤压和切削加工均可成型;精 密铸造可采用砂型,石膏型,陶瓷型,石墨型,金属型 等多种铸型.锌基合金的熔点在380,500?,可以 很方便地将预制形状的冷却水道埋铸于模具中,不 需要另外加工冷却水道,而且这种埋铸工艺还可以 根据塑件的形状,借助注射过程仿真等分析手段,优 化设计冷却水道在模具中的空间走向,尽量精确地 使塑件各部位冷却均匀,从而达到改善塑件质量和 缩短生产周期的目的. 显然,采用机械加工锌基合金坯料的工艺很难 实现冷却水道的任意空间布置,根据锌基合金熔点 62《模具工业》2006年第32卷第2期 低和铸造性能好的特点,埋铸预制冷却水道是实现 任意布置水道的最切实可行的工艺.本研究采用了 这种工艺,在铸型中预埋水道,锌基合金模具直接 精铸成型或精铸后精加工成型,工艺路线如图1所 示. 垂基至葬卜亘量亟— 精密制造H铸型制造 【竺兰鱼全竺堡J 图l任意布置冷却水道塑料模具制造工艺路线 以下以水杯塑件为例,说明在锌基合金模具内 埋铸任意布置冷却水道的制造工艺. 3冷却水道优化设计 采用埋铸法制作的冷却水道在模具中不再限 于直管式联接,而能够以任意空间走向的方式布 置,因此能够给予设计以极大的自由度.埋铸冷却 水道工艺获得良好效果的关键是能够根据塑件的 形状和成型工艺特点优化设计冷却水道. 水杯塑件锌基合金模具的冷却水道优化设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 如图2a所示. 设计冷却水道的原则是: (1)冷却水道之间的距离不能太近也不能太 远,如果水道距离太近,会造成局部冷却过快;如果 水道距离太远,冷却效果会变差.水道之间的距离 D一般是冷却水管直径的3,5倍,如图2b所示. (2)冷却水道与塑件之间的距离D:一般也是 冷却水管直径的3,5倍,如图2c所示. 4塑料模具用锌基合金 锌基合金已成功用于塑料模的制造,不仅用来 制作试制用模具,而且已作为模具材料用于中小批 量塑件的实际生产.在机械性能满足塑料加工工艺 条件的前提下,锌基合金模具相对较低的价格,良好 的成形性能和较短的制造周期往往成为使用这种材 料的决定性因素. 锌基合金的性能与模具钢相比低得多,但是由 于大部分塑料模型腔的工作温度在20012以下,在 这种条件下,只要合理设计模具结构和严格控制工 艺条件,锌基合金就可以达到一定的使用寿命,对于 聚苯乙烯塑件最高可以达到10,20万件. 改善锌基合金模具性能可采用的主要工艺措施 有: (1)合理的模具结构设计.精确计算模具的注射 压力和合模力,选取适当的壁厚;采用嵌入式结构, 以锌基合金制造塑件成型型腔镶块,将其嵌入钢衬 套和钢模板中,使锌基合金镶块主要作为成型部分, 模具承力部分为钢衬套或者钢模板. (2)控制模具温度.设计合理的冷却系统,尤其 是采用埋铸冷却水道的方法,将模具温度控制在一 定的范围内,可避免温度过高引起模具性能下降. (3) 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面强化处理.采用电镀等工艺在模具表面 沉积耐磨耐蚀层,以提高模具耐磨损和耐腐蚀性 能. 锌基合金机械加工性能优越.用于钢模加工的 各种机械加工方法都适用于锌基合金,但是采用铸 造方法制造锌基合金模具则更具优势:铸造性能优 (8)(b) 图2水杯塑件模具的冷却水道优化设计方案及设计原则 a——冷却水道设计br_—拎却水管距离c一冷却水道与塑件距离 《模具工业》2006年第32卷第2期63 良,制模速度快,成本低,可以获得精细复杂的型 腔. 基于以上分析,本研究采用铸造方法制造锌基 合金模具镶块,然后将其嵌入钢衬套中获得整副模 具.这种工艺不仅保证了模具制造质量和使用效 果,而且还可以实现模具的互换性,制造其他产品 时,只需制作同样规格的镶块重新嵌入钢衬套中即 可,大大提高了模具制造的综合效益. 5模具制造工艺 5.1模型制造 用来制作模型的材料有木材,塑料,石膏或者 金属等等,具体采用何种材料要根据铸造工艺和可 用设备决定.模型既可以用机械加工的方法制造, 又可以采用热成型,如挤压,焊接或快速成型等方 法获得. 快速成型工艺能够通过CAD模型直接制造出 实体模型,在经过后期处理后可以直接用于陕速模 具制造.本研究采用了S【A快速成型工艺制造水杯 模型,该快速成型工艺采用紫外激光分层照射光敏 树脂叠加成型,具有原型精度高,成型速度快,成型 零件复杂的特点.考虑到模具分模,只需要制造水 杯的一半即可满足试制研究的需要.半个水杯的 CAD模型和A原型如图3a,3b所示. 圈(c) 图3半个水杯的CAD模型,5/.A原型和硅橡胶模 a——CAD模型b——A原型c——硅橡胶模 5.2铸型制作 原型制作完成后必须转制成硅橡胶模才能 用于铸型制作.首先,SLA原型是凸模,要获得具有 原型形状的模具,铸型也必须是凸模的形状,因此 需要将sLA原型转制成凹模来制造铸型;其次,如 果直接用SLA原型制作铸型,除非将原型破坏,否 则起模将会非常困难.由于硅橡胶具有一定的弹 性,因此无论对于sLA原型还是铸型来说,起模都 将很容易,而且由于硅橡胶模的复制性能非常好, 对原型形状和精度的损失非常小,是理想的中间过 渡模.用5LA原型复制得到的硅橡胶模如图3c所 示. 通过硅橡胶模可以很容易地获得铸型,铸型可 以是砂型,石膏型,陶瓷型等.砂型制造精度较低, 适合制造大型模具铸型;陶瓷型强度最好,也可保证 较高的精度和表面粗糙度,但是工艺复杂;石膏型虽 然强度较低,但是工艺简单,.复制精度高,兼之水杯 零件较小,故采用石膏型铸造锌基合金模具镶块非 常合适. 将硅橡胶模固定在模板上,并在周围放置模 框.将石膏,耐火粉料和水充分混合制成的石膏浆 料注入模框内,待石膏凝固硬化后,取掉模框和模 板,将硅橡胶模从石膏型中取出,就得到了具有模具 型腔镶块形状的石膏型. 5.3冷却水道的制作和放置 冷却水道采用紫铜管制造,具有管壁光洁,耐腐 蚀,韧性好,弯曲不易破裂等特点.弯制冷却水道采 用常规工具手工弯制,为尽量保证弯制后水道各截 面尺寸不变,弯制前,紫铜管内要填砂并在两端封 严,然后再按照优化设计的冷却水道几何形状进行 弯制.水道完成后必须进行水压试验,以避免铸造 时锌基合金从破损处流入水道. 在新制好的石膏型中放置冷却水道支撑,支撑 不能影响模具型腔的工作部分.仔细测量冷却水道 各处与铸型的距离,保证冷却水道的设计位置,并在 石膏型侧壁与冷却水道进出口对应的位置挖出比水 道稍大的孔.为了避免浇注时合金液沿进出口进入 冷却水道,须将水道的进出口封堵,现采用石棉绳作 为封堵材料,既可以防止合金液进入冷却水道,又可 使浇注时水道中受热膨胀的气体排出.将冷却水管 从预留的水道进出口插入侧壁的孑L中,并将水道按 照设计位置固定于支撑上,然后将侧壁的孑L修补好. 将含有冷却水道的石膏型放入烘箱中分段升温 烘烤,直至最高烘烤温度450?,共耗时约10h,然 后随烘箱冷却至120?即可进行浇注.用于锌基合 金模具铸造的内置冷却水道石膏型如图4所示. 5.4模具铸造 锌基合金的凝固过程收缩比较大,一般凝固收 缩率在1.2%左右,而且凝固区间很大,因此容易出 现缩孔,疏松.但是锌基合金的缩孔,疏松经常出现 《模具工业》2006年第32卷第2期 3Cr2W8V精锻模热处理工艺改进 杨金花,管建峰,徐艺丽 (常熟理工学院机电系,江苏常熟215500) 摘要:某厂~r2W8V钢精锻模的失效形式~j.-g-期断裂,热磨损塌陷.通过生产现场的反复考察 和分析, 利用金相显微镜分析了模具热处理前,后的显微组织特征.改进了锻后退火工艺及淬火热处 理工艺,增 加了表面渗碳的强韧化热处理工艺,使模具寿命显着提高,平均寿命达到15000件. 关键词:~r2W8V;精锻模;失效;金相;模具寿命 中图分类号:TG162.4文献标识码:B文章编号:1001—2168一(20o6)02—0064—04 ImprovementoftheHeatTreatmentProcessof3Cr2W8V PrecisionH10tForgingDie YANGJin-hua,GUANJian-feng,XUYi.1i (ElectromechanicalDepartment,ChangshuInstituteofTechnology,Changshu,Jiangsu215500,China) Abstract:Themodeoffailureof3Cr2W8Vsteelprecisionhotforgingdieinafactorywasearlier fractureandthermalwearsubsidence.11leinvestigatoryexaminedatthefieldofproductionand 在铸件的底部或者侧面,而不是其他金属铸造时常 见的上面.这主要是由于锌基合金一般的合金元素 为铝和铜,铝和铜,锌的比重相差很大,如果在液态 保持较长的时间,在重力作用下,将会发生重力偏 析,形成溶液上部富铝的情况.这样就导致了特殊 的成分过冷,又由于这种成分过冷导致异常的由上 而下的逆向凝固顺序,即上部液体先凝固,下部液 体向上补缩,最终形成底缩现象.锌基合金的这种 底缩现象造成铸件补缩困难,缩孔,疏松很难用传 统铸造工艺下的增大冒口的形式来消除,必须采取 特殊措施.现采取的工艺方法是逐层浇注.水杯模 具的铸造分两层浇注,当下层合金液开始凝固时再 浇注上层,全部浇注完成后在液面上用喷灯辅助加 热,以保证补缩的顺利进行.经过这样的工艺处理, 可以获得底部型面致密的锌基合金模具镶块毛坯, 如图4所示. 图4内置冷却水道的石膏型和锌基合金模具镶块 a——石膏型b——锌基合金模具镶块 将模具毛坯铸件型腔打磨抛光及周边加工后, 镶入钢衬套中即可作为生产用模具使用. 6结束语 以上对塑料模具内置任意布置冷却水道进行了 探讨,提出了锌基合金精密铸造的工艺路线并以水 杯件为例,对整个工艺过程进行了详细说明,还试制 了锌基合金模具镶块.结合锌基合金精密铸造,冷 却水道优化设计,快速成型等先进技术,能够实现冷 却水道任意布置的塑料模具快速制造.由于合理设 计的冷却水道可以有效改善锌基合金模具性能,提 高使用寿命,促进了锌基合金模具的应用和发展. 随着市场对小批量,多品种,快速化产品制造需求的 发展,本试制研究开发的工艺将具有广阔的应用前 景. 参考文献: [1】刘文秀,朱朝辉,金振中,等.塑料模及其水道工艺的 探讨[J】.金属成形工艺,2001,(3):3%38. 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