本文關鍵詞：基于3D打印的隨形冷卻水道注塑模設計與制造技術研究

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【摘要】：對于注塑成型來說,隨形冷卻技術無疑具有很誘人的前景。該技術可以顯著提高生產(chǎn)效率,改善制品質(zhì)量,帶來可觀的經(jīng)濟效益。在國內(nèi),該技術與國外的差距較大,不僅體現(xiàn)在研究層次上,而且在商業(yè)應用中,采用隨形冷卻水道的注塑模具幾乎也是沒有的,這是由于3D打印技術不夠成熟等原因造成的。同時,由于加工工藝上的改變,需要對隨形冷卻系統(tǒng)的設計方式進行創(chuàng)新,以便適應隨形冷卻注塑模具的設計。本文以注塑模具傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)為基礎,結合傳熱學的相關理論知識,并基于選擇性激光熔化(Selective Laser Melting,簡稱SLM)成型技術,對隨形冷卻注塑模具的設計及制造關鍵問題進行研究,提出隨形冷卻水道及注塑模具的設計方法,并完成塑料葉輪的隨形冷卻注塑模具的設計與制造。本文首先對國內(nèi)外關于隨形冷卻注塑模具的相關研究進行了概述。然后從注塑模具的成型周期出發(fā),研究了注塑模具在成型周期中的熱量傳遞,在此基礎上,基于注塑成型傳統(tǒng)管道式冷卻系統(tǒng)及傳熱學的相關理論,建立簡化模型,以冷卻均勻性為目標,結合CAE模擬軟件,研究了隨形冷卻注塑模具的傳熱影響因素,得出了最主要的影響因素是冷卻水道距模具壁面的距離。接著對基于3D打印技術(SLM)的注塑模具的成型特性進行了探究,其中包括基于3D打印的模具的成型流程、模具特征的成型性能、尺寸精度、表面質(zhì)量、冷卻水道的成型性能和清粉性能等。隨后對隨形冷卻注塑模具的設計流程進行了研究,包括模具成型零件的設計、隨形冷卻水道回路的設計及隨形冷卻水道內(nèi)部結構的設計等。最后以塑料葉輪為例,設計并制造了成型該塑件的隨形冷卻注塑模具,并對隨形冷卻技術應用于生產(chǎn)實踐進行了分析。本文得出的影響傳熱的主要因素對指導隨形冷卻水路的設計有著重要的工程實踐意義�；赟LM成型技術的成型特性研究為3D打印制造隨形冷卻注塑模具提供了借鑒,創(chuàng)新性地提出將強化傳熱的方法引入到隨形冷卻中,可提高模具的傳熱效率,豐富了隨形冷卻水道的設計。本文提出的基于特征的隨形冷卻水道設計方法,將冷卻水道設計與制品設計相結合,具有較高的設計效率。本文成功設計并制造了成型塑料葉輪的隨形冷卻注塑模具,為隨形冷卻注塑模具的實際應用提供了參考與借鑒。
【關鍵詞】：3D打印 SLM 隨形冷卻水道 注塑模具 模具設計 模具制造
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ320.52
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究目的和意義12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析12-25
• 1.3.1 隨形冷卻注塑模的設計12-18
• 1.3.2 隨形冷卻注塑模的制造18-25
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 注塑模具生產(chǎn)周期內(nèi)的冷卻分析26-34
• 2.1 注塑模具冷卻系統(tǒng)26
• 2.2 冷卻系統(tǒng)對制品品質(zhì)的影響26-28
• 2.3 冷卻系統(tǒng)對生產(chǎn)效率的影響28-29
• 2.4 注塑模具的傳熱分析29-33
• 2.4.1 模具散發(fā)的總熱量30
• 2.4.2 冷卻劑帶走的熱量30-32
• 2.4.3 模具對流換熱散發(fā)的熱量32
• 2.4.4 模具輻射所散發(fā)的熱量32
• 2.4.5 模具向注塑機工作臺傳遞的熱量32
• 2.4.6 積累在模具上的熱量32-33
• 2.5 本章小結33-34
• 第三章 隨形冷卻注塑模具傳熱影響因素分析34-43
• 3.1 熱量在塑料制品內(nèi)的傳導34-36
• 3.2 熱量在隨形冷卻模具上的傳導36-38
• 3.3 熱量在隨形冷卻水道內(nèi)的對流傳熱38
• 3.4 隨形冷卻模具型腔壁面溫度分布的均勻性38-39
• 3.5 隨形冷卻模具傳熱的影響因素確定39-42
• 3.6 本章小結42-43
• 第四章 隨形冷卻注塑模具特征結構制造工藝的研究43-70
• 4.1 選擇性激光熔化成型技術43-46
• 4.2.隨形冷卻注塑模具的成型流程46-49
• 4.2.1 成型前處理46-47
• 4.2.2 成型后處理47-49
• 4.3 隨形冷卻模具特征結構SLM成型特性的研究49-68
• 4.3.1 工藝參數(shù)的確定49-51
• 4.3.2 最小成型尺寸51-54
• 4.3.3 X/Y方向的尺寸精度54-57
• 4.3.4 Z方向的尺寸精度57
• 4.3.5 X/Y/Z方向對模具表面粗糙度的影響57-66
• 4.3.6 清粉性能66-68
• 4.4 本章小結68-70
• 第五章 隨形冷卻注塑模具的設計70-81
• 5.1 隨形冷卻注塑模具的結構組成70-71
• 5.2 成型零件的設計71-73
• 5.3 隨形冷卻系統(tǒng)的設計73-80
• 5.3.1 隨形冷卻水道軌跡的設計73-76
• 5.3.2 隨形冷卻水道截面形狀的設計76-77
• 5.3.3 隨形冷卻水道內(nèi)部結構的設計77-80
• 5.4 本章小結80-81
• 第六章 隨形冷卻注塑模具設計與制造實例81-94
• 6.1 實例模型81
• 6.2 模型冷卻系統(tǒng)設計及模擬分析81-85
• 6.2.1 模型結構分析81-82
• 6.2.2 冷卻水道設計82-83
• 6.2.3 冷卻分析83-84
• 6.2.4 模擬結果及分析84-85
• 6.3 模具的設計85-87
• 6.4 模具的制造87-89
• 6.5 實驗結果與討論89-93
• 6.5.1 注塑工藝參數(shù)確定89-91
• 6.5.2 模具型腔表面溫度91-92
• 6.5.3 溫度均勻性92-93
• 6.6 本章小結93-94
• 結論與展望94-96
• 一.結論94
• 二.存在的不足及展望94-96
• 參考文獻96-101
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果101-103
• 致謝103-104
• 附件104

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本文編號：630999