注塑模具的设计及其热分析
S.H. Tang lowast;, Y.M. Kong, S.M. Sapuan, R. Samin, S. Sulaiman
摘要：本文介绍了一种用于制作翘曲试验样品的注塑模具的设计，并对模具进行热分析，来了解残余热应力对模具产生的影响。本文介绍了塑料注射模具设计中所需要的技术、理论、方法和其他要考虑的因素。模具设计经常采用13.0版本的商业计算机辅助设计软件UG来完成。利用一种称为LUSASAnalyst的13.5版本的商业有限元分析软件，开发并解决了试件不均匀冷却后的残余热应力分析模型。该软件通过绘制时间响应曲线，为模型提供了温度分布的等高线图，以及塑料注射成型周期的温度变化。结果表明，与其他地区相比，冷却通道附近区域的更可能发生收缩。在模具的不同区域，这种不均匀的冷却效果导致了翘曲。
关键词：注塑模具 设计 热分析
- 引言
塑料工业是全球增长最快的行业之一，被列为价值数十亿美元的行业之一。 几乎所有在日常生活中使用的产品都涉及到塑料的使用，其中大部分产品可以通过塑料注塑方法生产[1]。 众所周知，塑料注射成型工艺是以低成本制造出具有各种形状和复杂几何形状的产品的制造工艺[2]。
塑料注塑过程是一个循环过程。 这个过程中有四个重要阶段。 这四个阶段是加料阶段，保压阶段、冷却阶段和顶出阶段。 塑料注塑成型加工首先是往注射机料斗中添加树脂和适当的添加剂，并加热塑料注射机的料斗到喷嘴部分[3]。在注射温度下模具型腔充满热聚合物熔体，在模具型腔填满后的保压阶段，更高压力下更多的聚合物熔体装入型腔，以补偿前期聚合物凝固引起的收缩。接下来是模具的冷却阶段，塑件在排出前被冷却到足够的强度。最后一步是顶出阶段，模具开模同时顶出塑件，然后模具再次合上并开始下一个周期。
事实证明，设计和制造理想性能的高分子注塑成型零件是一个花费巨大的工程，包括反复修改加工实际的模具，在模具设计任务中，设计模具特定的附加几何结构，核心方面通常包括相当复杂的凸凹面[5]。
为了设计模具必须考虑许多重要的设计因素。这些因素分别是模具的尺寸、型腔数、型腔的布局、流道系统，浇注系统，收缩和顶出机构[6]。
在模具的热分析中，其主要目的是分析残余热应力或压力对产品尺寸的影响。热诱导应力主要发生在注塑成型的冷却阶段，主要是因为其热传导性低以及熔融树脂与模具之间的温差。在冷却期间产品的腔体周围温度存在不均衡[7] 。
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