注塑制品模内收缩可视化模具设计_图文

1、第卷第期年月塑料业注塑制品模内收缩可视化模具设计祝铁丽，宋满仓。张强，盛占辉（大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁大连）摘要：分析了反射光观察方式与透射光观察方式的注塑成型可视化模具的特点与适用范围；对不同的可视化模具结构进行了对比。针对注塑成型模内收缩可视化实验的观察要求，以透射光观察方式与哈夫块式模具结构进行了注塑制品模内收缩可视化模具的设计与制造。关键词：注塑制品；模内收缩；可视化模具中图分类号：文献标识码：文章编号：（），。，（柚），硌），）：宴远粕，、，舢：；利用可视化模具与数字图像处理，可以对注塑制品的模内收缩进行观察和精确测量，有利于理解注塑制品的收缩机理，探究注塑制

2、品的收缩规律。用于测量注塑制品模内收缩的可视化模具，应能获得制品轮廓与型腔轮廓的直观对比，从而能够提供塑件质点的收缩位移的测量数据、塑件外形尺寸收缩率的测量数据以及塑件外形角度的测量数据。已有的可视化注塑模具主要分为以反射光方式观察与以透射光方式观察两大类。通过分析已有可视化注塑模具的特点与适用范围，将为本文的注塑制品模内收缩可视化模具的设计提供很好的借鉴。填情况的图像。图中，型腔观察窗口设置在定模一侧，外界光线通过石英棱镜的斜面引入型腔。由于石英棱镜的加工难度大、成本高，相比之下，图中以反射镜和板状石英玻璃取代石英棱镜的做法比较经济，只是其锁模不如图可靠，而且模具刚度也受到了削弱。此外，当镜

3、子表面及板状石英玻璃的上表面有尘污时，只有把模具的定模部分拆开后才能清理，不如图的石英棱镜窗口便于在使用过程中随时可以擦拭干净。图与图都是在定模侧进行观察，所需的。反射面增加了模具高度与主流道长度，因此只适于设置小尺寸的观察窗口。图中，镜子与石英玻璃板安放在动模一侧，利用垫块支撑起的顶杆运动空间来放置镜子，所以既未对模具刚度造成削弱，又不存在增加模具高度与主流道长度的问题，观察窗口尺寸可以较大。不过，在动模侧进行观察也有不足之处，即塑件脱模时不能利用顶杆等顶出机构来进行，而是需要手动脱模。可视化方案分析以反射光方式观察的可视化模具已有的可视化注塑模具多用来观察注塑成型的充模过程，因此多采用只需

4、要型腔一侧为透明玻璃窗口的反射光观察方式。如图所示，光线通过石英棱镜（图）或放置的镜子（图）进入型腔观察窗口，照亮型腔。照射光线经塑料熔体与金属模腔反射后返回，被摄像装置收集，形成型腔区域内充作者简介：祝铁丽，女，年生，讲师，主要从事精密模具设计与制造方面的研究。万方数据塑料工业年一观察孔恻；：爱蓬坠摄傍高一镏”劂型睦霄謇、嬲”导成型插件哦杆一：动模底板一通过石英棱镜进行观察】观察孔，一绷瀚鞴心粼分型面孑冷锣穆叨啊刚印睁声多乡刎熙燃肜！肜动模底板一通过镜子与板状石英玻璃进行观察】图在定模侧以反射光方式观察的可视化模具锄观察方黝笏“。黼。缓图在动模侧以反射光方式观察的可视化模具】文献应用图的模具

5、结构以反射光方式观以透射光方式观察的可视化模具为了获得能够清楚辨别制品轮廓与型腔轮廓的图图中，定模侧与动模侧都设置了石英棱镜窗万方数据上、下两侧。如前所述，当观察窗口采用石英棱镜时，可视化注塑模具的加工难度与制造成本都将大幅度提高，因为在塑料熔体的高压冲击下石英玻璃窗口容易发生碎裂，所以难以避免多次更换石英玻璃窗口的问题。从便于更换的角度出发，还是应尽可能地采用易于保证加精度、成本较低的板状石英玻璃。对于动模侧的观察窗口，因为可以利用垫块支撑起的顶杆运动空间来放置反射镜，所以动模侧的石英玻璃可以采用平板形状。对于定模侧的观察窗口，则无论采用石英棱镜还是采用平板石英玻璃与反射镜组合的方式，都只适

6、于小尺寸的观察窗口。而当观察注塑制品于得到清晰的收缩图像，型腔将具有较大的二维尺寸，因此需要大尺寸的观察窗口。如何解决定模侧观察窗口尺寸受限制的问题，是注塑制品模内收缩可视化模具设计的关键。绝热层钿热中鸷挟令争塑腔趟聪。蹰妒熟棼争令“，绝热层图定模侧与动模侧都设置石英棱镜的可视化模具】有图型腔两侧皆为平板状玻璃的可视化模具唔帅聃锄图中，可视化注塑模具的结构作了大幅度的简化，型腔两侧皆为平板状玻璃旧，观察窗口的尺寸不再受到限制。此可视化模具的充模是在角式注塑机而不是在常见的卧式注塑机上进行，以便于将可视化模具安放在角式注塑机的模具安装座板上。但是使用角式注塑机只解决了充模问题，模具的开、合仍不能

7、在注塑机上自动完成。如果能解决自动开、合模的问模内收缩时，由于希望塑件能够产生较大的收缩以便察了注塑制品的模内收缩过程。由于注塑制品在厚度方向上的收缩会引起制品表面与型腔表面的脱离，因此通过在石英玻璃上观察到的“水印”的变化即可以判断出注塑制品各处发生收缩的先后顺序。但是这种模具结构不能用来观察注塑制品在流动平面内的收缩，因为在以反射光观察方式获得的图像上不能将制品轮廓与型腔轮廓区分开来。像，需要采用透射光的观察方式，即型腔的上、下表面都设置透明玻璃窗口。口，照明装置与图像采集装置将分别位于型腔的第卷第期祝铁丽等：注塑制品模内收缩可视化模具设计题，图的观察方式很适于研究注塑制品的模内收缩。注塑

8、制品模内收缩可视化模具结构为了能将图中的模具安装在常见的卧式注塑机上并自动实现开、合模的动作，需要使注塑机的开、合模方向与模具型腔的分型方向亦即观察方向相垂直，如图所示，这样照明装置与图像采集装置的安装位置才不会与卧式注塑机的动、定模安装座板相干涉。因此，模具需要进行侧向分型。进料分型方向一图观察方向与注塑机开模方向相垂直的设计【图为本文设计的注塑制品模内收缩可视化模具的总体结构。如图所示，动模部分的左镶块和镶嵌在左、右镶块内的两块平板石英玻璃组成了型腔：两个动模镶块与两个动模压块组成了左、右两个哈夫块。当注塑机开模时，在斜导柱的带动下，安装着两块平板石英玻璃的两个哈夫块侧向分离，型腔打开，由

9、于主流道、分流道与浇口的走向平行于型腔中面，因此拿着浇道凝料就可以将注塑制品手动取出。不过为了应对可能出现的注塑制品黏在动模左镶块上的情形，在动模左镶块内设置了顶杆，需要时从动模左压块的通孔中伸进圆杆工具，推动顶杆将注塑制品顶出，撤走圆杆工具后，顶杆在弹簧的作用下会自动复位。一主视图万方数据剿漆懋湖厂一厂；。蚶愁缎勿黟缢联一一咽彰隧殇笏黝淤缀陡一一一；净醐一、殇鲻溯一俯视图一左视图图注塑制品模内收缩可视化模具总体结构“一定模固定板；一左压块；一左镶块；一右镶块；一右压块；一锁紧块；一斜导柱；一反锁紧块；一动模同定板；一弹簧；一顶杆；一左石英玻璃板；一右石英玻璃板；“一直导柱；一垫块；一左压块内

10、边缘；一左镶块内边缘；一左玻璃板的外形当注塑机合模时，左右两侧的锁紧块与反锁紧块为两个哈夫块提供锁模力。从图可以看出：左侧与右侧的锁紧机构都分为前后两个部分，分别列于照明装置与图像采集装置的两旁，因此未对观察光路造成遮挡。在动模部分前、后两个垫块的下端设有直角凹槽，从而组成了哈夫块侧向滑动时所需的形滑槽如图、图所示。可视化模具开、合模时的导向，是依靠固定在定模板中的直导柱与固定在动模部分前、后垫块内的直导套之间进行滑动配合来完成的（见图）。为避免开模时石英玻璃板从镶块中掉出，需要在镶块上设置定位台肩。作为型腔侧壁的动模左镶块内边缘的尺寸小于左石英玻璃板的外形尺寸，所以左石英玻璃板在厚度方向上可

11、以依此定位。右石英玻璃板则依靠在动模右镶块上设置的三个小凸台（分别位于图中右石英玻璃板的上端与图中右石英玻璃塑料工业年板的前、后两侧）来实现厚度方向上的定位安装。开、合模动作能够在卧式注塑机上自动完成，型腔的锁模可靠，观察窗口易于清洁，照明与拍摄方便。图为所拍摄的沣甥制晶模内收缩图像在动模左镶块上则需要相应地加工出三个小凹槽，以容纳动模右镶块的三个小凸台。关于透明玻璃窗口的制作材料，已有的文献资料中只有文献选用了航空防弹玻璃，其余都选择了石英玻璃，但均未说明玻璃材料选择的原因。普通玻璃的拉伸强度理论值为，但实际拉伸强度只有。这是由于普通玻璃中有微裂纹（尤其是表面微裂纹）和不均匀所致。当受到外力

12、作用时，由于裂纹造成拉应力集中，致使裂纹在较小的外力作用下产生扩展，导致玻璃被图所拍摄的汽塑制品模内收缩图像破坏。另外，普通玻璃的强度最低值位于左右，这正是塑料的注塑成型温度范围，所以普通玻璃结论可视化注塑模具的结构设计与可视化研究的内容材料不适合用于注塑模具的可视化窗口。增强的普通玻璃包括物理钢化玻璃和化学钢化玻璃。物理钢化通常指风钢化，是普遍应用的玻璃增强密切相关。本文在兼顾模具加工经济性与使用维护方便性的同时，以透射光方式与哈夫块式结构实现对注塑制品模内收缩的可视化观察。所设计的可视化模具结构简单，观察方便，拥有大尺寸的可视化窗口，满足模内收缩可视化研究的要求。参考文献，方法。普通玻璃经

13、过风钢化淬冷处理后其强度可以提高倍，。能够承受的温度范围由提高到，大大提高了玻璃的抗热炸裂性能。但风钢化玻璃一旦制成，就不能再进行任何冷加工处理，否则会发生碎裂，冈此玻璃的切割、磨边、玎钻孔等必须在钢化前完成。而且在风钢化过程中玻璃板会产生变形，影响光学性能。化学钢化玻璃和物理钢化玻璃相比，有许多优越之处：强度高，表面结构致密，不自爆，不变形（不产生光学畸变），可以在化学钢化后进行切割等再加。但化学钢化玻璃由于生产周期长、成本高，主要用在宁航领域，少有市场“，（）：谢鹏程，杨卫民注塑充模过程可视化实验装置的研制塑料，（）：，咖一销售，不易联系到生产厂家。由于同样的原因，也未采用特种单片防火玻璃

14、包括微晶玻璃作为町视化注塑模具的型腔。石英玻璃的突出优点是强度高（实际拉伸强度达），耐高温（软化点为），低膨胀，（）：。，“）！，（）：祝斌半导体封装中的可视化技术微电子技术，（）：（膨胀系数是普通玻璃的），具有很好的耐急冷急热性能，透光性能极好。从使用性能来讲可以满足注塑实验要求，又有广泛的市场资源，因此采用石英玻璃来制作可视化注塑实验模具的型腔。本文的注塑制品模内收缩可视化模具的结构为非林德宽，马天保以透明模研究理料注射充模行为工程塑料应用，（）：朱雷波平板玻璃深加工学武汉：武汉理工大学出版社，马眷荣，罗忆，刘忠伟建筑玻璃应用技术北京：化学业出版社，（本文于一收到）标准模架，模具的各个零件

15、除了螺钉以外皆为自行设计研制。模具制造完成后，经实际使用表明，模具的独石化开发流延膜树脂专用料随着新开发上市的复合流延膜电晕层、芯层树脂争用料得到用户赞同与认可，由独山子囱化自行研发生产的流延膜树脂专用料日前也成功实现热封层、电晕层、芯层三层复合 共挤薄膜专用料的系列化开发。万方数据 注塑制品模内收缩可视化模具设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：祝铁丽， 宋满仓， 张强， 盛占辉， ZHU Tie-li， SONG Mancang， ZHANG Qiang，SHENG Zhan-hui大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连,116023塑料工业CHINA

16、PLASTICS INDUSTRY2009，37(40次参考文献(8条1. YANG W M. YOKOI H Visual analysis of the flow behavior of core material in a fork portion ofplastic sandwich injection molding 2003(012. 谢鹏程. 杨卫民 注塑充模过程可视化实验装置的研制期刊论文-塑料 2004(023. XIE Lei. ZIEGMANN G A visual mold with variotherm sys-tern for weld line study in

17、micro injectionmolding 2008(064. FATHI S. BEHRAVESH A H Visualization of in-mold shrinkage in injection molding process 2007(055. 祝斌 半导体封装中的可视化技术 1999(036. 林德宽. 马天保 以透明模研究塑料注射充模行为 1983(037. 朱雷波 平板玻璃深加工学 20028. 马眷荣. 罗忆. 刘忠伟 建筑玻璃应用技术 2005相似文献(2条1.学位论文 盛占辉 注塑制品模内收缩的可视化实验研究 2007注塑成型技术是大批量生产具有复杂形状的高精度塑件的

18、主要成型方法。注塑制品的收缩是影响注塑制品尺寸精度的最主要因素。为了探寻注塑模具的型腔结构与注塑制品的收缩之间的关系，本课题在全面分析注塑成型收缩研究概况的基础上，采用一种新的实验手段和数据处理方法来进行注塑制品模内收缩的研究。首先，在总结前人研制的注塑成型可视化模具结构的基础上，自行设计并制造了一套用于观察注塑制品模内收缩的可视化实验模具。其特点是采用哈夫块结构、用两块石英平板玻璃实现了以透射光方式观察型腔内塑件的收缩并能自动进行开、合模的动作。其次，针对所设计的型腔结构，通过控制注射量的大小进行了6组不同的短射，再利用数码单镜头反光相机，对各组短射所得塑件在模内放置24小时后的收缩情况，并

19、进行了图像采集。然后利用数字图像处理技术，对采集到的模内收缩图像进行型腔边缘和塑件边缘的提取，再通过直线拟合与计算交点，求得型腔轮廓的转折点位置与塑件轮廓的转折点位置，从而得到了塑件收缩率与收缩方向的实验数据。最后对模内收缩数字图像处理所得的实验数据进行综合分析，得出了以下结论：对于所研究的6组短射，随着塑件质心位置与浇口之间距离的增大，塑件各点的收缩方向逐渐远离浇口，并交汇于浇口与质心之间的一个小范围区域；在模内收缩不受型腔结构阻碍的前提下，塑件纵向的收缩率要大于横向的收缩率；塑件相邻两边的夹角沿着“趋向180”的原则来发生相对于型腔相邻边夹角的变化。2.学位论文 周亮 基于数字图像处理的注

20、塑制品收缩方向实验研究 2009注塑制品的成型是一个非常复杂的多因素耦合作用的动态加工过程，其中成型收缩是影响注塑制品质量的关键因素之一。收缩不仅降低了注塑制品的尺寸精度与表观质量，同时还引起注塑制品的结构变形与内在质量缺陷。因此，收缩已成为困扰注塑成型及其模具设计领域的重要难题。为了探寻注塑制品形状和收缩方向之间的关系，本课题在全面分析注塑成型收缩研究概况的基础上，在比较了接触式和非接触式测量方法的优缺点后，进行了注塑制品模内收缩观察的可视化实验，开发了基于Matlab的图像处理系统，实现了注塑制品收缩方向的检测。 首先，基于注塑制品模内收缩的可视化实验模具，设计制造了螺纹传动机构以及设有该机构的拍摄设备移动装置，为精密拍摄和图像拼接奠定了基础。针对塑件形状和浇口位置设计了7种不同的型腔结构，进行了7组