基于環(huán)形間隙加熱-冷卻通道的RHCM模具熱響應規(guī)律及其機理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、快速熱循環(huán)注塑成型(Rapid Heat Cycle Molding,RHCM)技術具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、一次性成型高品質復雜塑件的優(yōu)勢,在注塑行業(yè)得到廣泛應用。在RHCM工藝中,模具溫度控制對生產效率和成型質量具有重要意義。但是,作為目前應用較為廣泛的模溫控制技術,蒸汽加熱配合水冷卻的方法(S-RHCM)存在外圍設備復雜、能量利用率低、加熱溫度受限等不足;電加熱快速熱循環(huán)注塑成型(E-RHCM)的系統(tǒng)結構簡單、加熱溫度高、成本較低,

2、但存在加熱元件裝配和拆卸困難、冷卻效率低的問題。
  基于環(huán)形間隙加熱/冷卻通道的快速熱循環(huán)注塑(Annular Gap RHCM,AG-RHCM)模具利用了一種新型的結合電加熱和水冷卻的模溫控制方法,其特點在于:模具上加熱棒的安裝孔直徑大于加熱棒的直徑,裝配后加熱棒和孔壁間形成環(huán)形間隙,在加熱時,間隙內充滿的流體作為傳熱介質;而在冷卻時,該環(huán)形間隙又可作為冷卻通道。這種帶有環(huán)形間隙加熱/冷卻通道的模具結構能夠顯著減少外圍復雜設備

3、的使用,并且模具加工和裝配難度小,因此在模具設計、制造和裝配上具有明顯優(yōu)勢。然而目前關于該技術的研究尚不充分,特別是加熱和冷卻過程中模具的熱響應規(guī)律及傳熱機理尚需要深入研究,且加熱和冷卻過程中環(huán)形間隙內的壓力響應規(guī)律及機理等尚不明確,還有待進一步研究。
  針對上述問題,本文旨在圍繞基于環(huán)形間隙加熱/冷卻通道的RHCM模具的熱響應規(guī)律和機理展開研究。基于AG-RHCM方法的快速加熱與快速冷卻原理,建立了AG-RHCM實驗系統(tǒng),并對

4、其進行了測試和評估,實現(xiàn)了手動與自動雙模式下的加熱和冷卻循環(huán)過程,為在實驗中研究模具熱響應規(guī)律及間隙中壓力的響應提供了實驗基礎平臺。
  基于實驗方法,研究了AG-RHCM模具在快速加熱、快速冷卻及其循環(huán)過程中的溫度和壓力響應規(guī)律;結合加熱和冷卻過程特點,分析了影響溫度和壓力響應規(guī)律的工藝參數(shù)和模具結構參數(shù),重點研究了加熱/冷卻時間、冷卻水流量、模具結構參數(shù)對模具表面熱響應的影響規(guī)律,揭示了上述因素對模具熱響應的影響機理;研究了冷

5、卻水流量、加熱初始條件、介質含氣量等對壓力響應的影響規(guī)律,結合流體的膨脹和壓縮性,提出了加熱過程中間隙內壓力的計算方法,總結給出了調控AG-RHCM模具加熱和冷卻通道間隙內壓力響應的方法。
  建立了AG-RHCM模具熱響應過程的有限元分析模型,將間隙內介質的升溫過程簡化為介質以等效熱導率傳熱的過程,模擬得到了與實驗結果相吻合的模具表面熱響應結果,并獲得了快速熱循環(huán)過程模具內部和間隙中介質的溫度場;基于數(shù)值模擬方法,研究了開模溫度

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