w619手機外殼注塑模具設計-滑塊抽芯注射模含開題及20張CAD圖,w619,手機外殼,注塑,模具設計,滑塊抽芯,注射,開題,20,cad 快速原型模具中相變材料的研究 王松浩 約瑟 摘 要 本文提出了一個新的進程產(chǎn)生蠟模式使用快速原型制造模具和相變材料（相變材料）。數(shù)值模擬的系統(tǒng)進行充分了解的熔點和熱吸收性能和注入蠟。首先，比熱和蠟是修改帳戶的增加量的能量形式的熔化潛熱超過其熔點的溫度范圍。然后，一個精心準備的實驗成功地證實了有效的工作。比較傳統(tǒng)的蠟模式的過程，這種方法打開一個新窗口獲取蠟模式用更少的時間和更多的幾何復雜性，同時提供了良好的精度。此外，優(yōu)化練習不同的導熱金屬粉系統(tǒng)混合物揭示了可能性，進一步用蠟凝固時間，使這一進程的競爭與傳統(tǒng)工藝。 關鍵詞：剪切轉(zhuǎn)移 熔模鑄造 模具 脈沖編碼調(diào)制 快速原型 蠟模式 第1章 簡介 熔模鑄造是一種傳統(tǒng)的制造金屬零件的過程。它可以產(chǎn)生復雜的形狀，將難以或不可能進行技術壓鑄等，但它需要較少的表面處理，只有輕微的加工[1]。加工蠟模式模具通常必要的過程。 隨著技術的發(fā)展，快速原型（反相）和快速制造技術迅速得到普及，由于其靈活性和市場上的競爭能力，其應用在精密鑄造給設計者自由地修改和重新設計一個產(chǎn)品沒有比以前明顯的增加開發(fā)的時間和成本。進行了研究比較得出粉末的三維打印成形技術可以快速鑄造輕合金[2]。金屬零件也作了熔模鑄造的反相冰模式[3]。此外，快速鑄造自由曲面零件是實現(xiàn)通過更換蠟模式的立體模式單一、小批量生產(chǎn)的過程[4]。雖然一些研究使用塑料反相模式直接投資鑄造消耗性材料具有良好的結(jié)果，但是一個塑料模式只能產(chǎn)生一個相應的金屬部分[5]。因此，替代過程是需要產(chǎn)生一個以上的部分有一個塑料快速成型模具。 在熱儲能改變世界能源的今天是指一項技術：將能量存儲在一個熱儲以后使用。存儲容量和使用的可能性潛熱儲能系統(tǒng)是因為一些材料，如相變材料，相變材料有一個大的熱融合，可以用來儲存熱能。模式的傳熱過程中遇到的熔煉和凝固相變主要傳導，對流，并密切聯(lián)系梅爾廷。熱儲能開始在下面這段文章中，對流模式可以被忽略而緊密接觸熔化扮演著重要的角色[6,7]。 本文提出的一種新的方法，實現(xiàn)了快速成形技術結(jié)合中成藥生產(chǎn)蠟模式。數(shù)值模擬已進行研究的瞬態(tài)傳熱過程發(fā)生在注射石蠟在丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（絕對值）塑料模。本目的是利用大量潛熱存儲容量脈沖編碼調(diào)制提取中所含的熱量液體石蠟為獲得固體蠟模式。一個成功的實驗，提供了令人滿意的結(jié)果。 這一新提議的過程，一個快速制造模具復雜的幾何可以很容易地建立和用于各種模具中。此外，使用后，脈沖編碼調(diào)制材料可提取的舊模具和直接應用到新的模具，很環(huán)保。此外，其他一些數(shù)值模擬顯示的可能性降低蠟凝固時間的混合金屬粉末材料或進一步希望的結(jié)果。 第2章 參數(shù)的數(shù)值模擬 2.1工作原理和幾何 物理模型用于這項研究是在圖1，其中的主要組成部分可以看到。在左側(cè)，模具裝配是一個探索的看法。右邊的那幅圖的橫截面顯示功能的一腔和一個蠟。 這一程序的蠟鑄造是如下： 1. 首先，1是擠滿了腔和模具冷卻到22攝氏度（凝固點這個相變）。 2. 然后，液體蠟注入腔2通過噴嘴。 3. 當液體蠟接觸墻壁的塑料，其熱轉(zhuǎn)移到相變材料通過墻壁。 4. 在開始融化，蠟開始鞏固。 5. 固化后的蠟，打開模具和鞏固蠟模式是。（結(jié)果這種模具是蠟賽揚\林德在中心）。 6. 幾個模式可以產(chǎn)生直到相變材料吸收足夠的熱量和冷卻時再進一步生產(chǎn)。 圖1 實際設計中的幾何分布 圖2 二維模型的數(shù)值模擬[8,10] 為了節(jié)省計算時間，二維瞬態(tài)傳熱進行了仿真和本文件中的設置如圖2所示。 2.2材料性能 使用的材料在兩個模擬和實驗說明在表1，在兩個蠟及非線性行為與相變，所以特別治療應考慮仿真，詳細的介紹了2.5.1和2.5.2工具。 2.3控制方程 對四個物理過程進行模擬，以研究整個能源儲存過程中發(fā)生流體流，相變，熱傳導，對流。本節(jié)提出了一個簡要的方程需要考慮到所有四個過程。 表1物理性能[11] 石蠟： 導熱系數(shù)： 0.21 W/m·K 熱容量： 2.5 kJ/kg·K 密度： 990kg /m 熔化焓： 210kJ/kg 熔點范圍： 44° C~46°C 脈碼調(diào)制rubitherm sp22A4紙進出口： 熔點： 24°C 凝固點： 22°C 熱容量： 165 kJ/kg 密度： 1.38 kg/dm 比熱容量： 2.5 kJ/kg·K 導熱系數(shù)： 0.6 W/m·K 塑料： ABS 熔點范圍： 110 ~ 125°C 熱導電密度： 0.2 W/m·K 特殊能力： 1.54 kJ/kg·K 2.3.1傳熱：對流 描述對流換熱過程的能量方程如下： (2.1) 其中Cp為材料的比熱，k是熱電導率，T為溫度?！?】式模擬 DT/ DT在材料中的對流換熱過程的作用效果。 2.3.2傳熱：傳導 我們可以假設，對流在融化的PCM的影響是微不足道的[7]。因此，熱量在赫斯的其余部分的轉(zhuǎn)移下傳導。在這種情況下，熱傳導方程得出結(jié)論： (2.2) 2.3.3在相變材料的傳熱 為了考慮到PCM和蠟熔化過程中的相變過程中，應在熔化界面中計算下列公式： (2.3)下標是的固體和液體的標志，L是融合的潛熱（焓），X是熔化接口的位置。公式3不是直接利用COMSOL解決。一個不同的方程被用來解釋熔化過程;一個不同的程序是用來解決這個方程數(shù)值計算如[12,13]所示。 2.4邊界條件小號 室外溫度最大為298.15度(25°)（圖2）。由于對稱的幾何形狀，絕熱邊界條件適用于水平中心線。 2.5數(shù)值解 為了解決這些COMSO這種物理分析軟件系統(tǒng)，考慮到熔煉界面和融化PCM或石蠟所需的能量，用每畝比熱T取代非線性比熱Cp [12]。 2.5.1蠟 使用石蠟的融合焓為210千焦耳/公斤，并在2攝氏度溫度范圍內(nèi)波動（從44攝氏度至46攝氏度），比熱也做如下修改，修改為比熱在44攝氏度至46攝氏度之間的相位變化的數(shù)值[13]。 所需的理論能量的相變： (2.4)等效CP獲得相同的結(jié)果： 然后可以繪制如下圖在COMSOL軟件的功能。 方程需要考慮到改變軟件的具體熱圖。圖3如下： 圖3 CP和溫度(K)之間的關系 [7] 2.5.2 PCM 對于PCM有超過2165千焦耳/公斤的融合焓允許在2攝氏度溫度范圍內(nèi)（從22攝氏度至24攝氏度），具體修改如【8】：PCM的潛熱在22攝氏度至24攝氏度的相位變化（見表1）。 增加2攝氏度時相變所需的理論能量 (2.5)與等效CP獲得相同的結(jié)果： 通過該命令，可以得出如下圖在COMSOL軟件方程需要考慮到改變軟件的具體熱圖。圖4如下： 圖4 Cp和溫度（K）之間的關系[7] 第3章 實驗 ABS塑料模具的準備，首先使用熔融沉積RP工藝。下一步，液體PCM材料是要的密封腔體的注入。然后被存放在寒冷的環(huán)境中，約30分鐘冷卻和鞏固PCM材料，在進行模具裝配。這些步驟完成實驗的設置.蠟加熱到大約70°C和注射電爐和使用醫(yī)療針注射工具融化。 圖5 實驗1 注蠟（左上）開模（右上）和完成模式（下） 圖6 模具和蠟型(65×35×10mm) 在實驗過程中，模具從寒冷的環(huán)境中，蠟液注入到腔（蠟）。在室溫下進行實驗(約25°C)[12]。凝固后，模具被打開，獲得凝固的蠟紋。 在實驗過程中使用一個計時器，熱電偶和攝像機，記錄在監(jiān)測的目的模具內(nèi)的特定位置的溫度變化，以驗證數(shù)值模擬。在構造的基礎上獲得圖上的數(shù)據(jù)（圖9）。 實驗的過程和結(jié)果如圖5。圓柱蠟片的尺寸為20×40毫米。看到照片，液體蠟注入通過噴嘴（左上）。這一步之后，由冷卻過程中，模具被打開后（右上）。在這個實驗中，因為出來順利，故采用小閃光燈觀察。 然后從第一個實驗模擬和驗證，更復雜的蠟紋2（圖6）實驗，證明這種方法的靈活性。使此模式所需的模具CAD程序設計和相同的注射程序，提到這個實驗的目的是為了進一步證明獨創(chuàng)性和確認的新方法的可行性。這是絕對必要的過程，以確保尺寸精度，有模具收縮的因素，甚至必須考慮到石蠟，在傳統(tǒng)工藝一樣要考慮到鑄造合金的影響[14]。 第4章 數(shù)值結(jié)果驗證 圖7給出了在20分鐘的數(shù)值分析在冷卻過程中蠟的溫度分布。確切的凝固點是r =2.5毫米中心注入蠟[12]。顯然，在這一刻，已經(jīng)超越這一蠟凝固點。 這個實驗和數(shù)值模擬冷卻的目標是鞏固蠟3/4。他的情況，然后蠟紋可以從模具不變形，然后放入冷水中作進一步的冷卻和硬化。圖8顯示了點2.5毫米遠離蠟紋中心的冷卻過程中的溫度。黑色的水平線指定蠟凝固溫度在45°C。因此，在21分鐘，蠟封閉的已經(jīng)凝固的蠟紋可以去除。因此，無論是實驗和數(shù)值計算結(jié)果是一致的。 圖7 經(jīng)過20分鐘的冷卻2D模擬 圖8 溫度隨時間變化。從實驗蠟r =2.5毫米 在實驗，攝錄一體機，熱電偶和一個計時器用于記錄點的溫度，從中心的蠟紋r=8.5毫米。下面的測試結(jié)果與理論預測比較（圖9）。 顯然，從實驗和數(shù)值曲線，蠟開始凝固約3 - 4分鐘，超出這個點8.5毫米的曲線的趨勢是非常一致的。 第5章 優(yōu)化PCM的熱導ITY 要加強在PCM材料傳熱，一個方法是增加他的PCM材料的導熱系數(shù)。在另一項研究中，金屬粉末填充蠟模[9]。在這項研究中，金屬粉末混合成的液體PCM，使整體系統(tǒng)的熱導率將上升。下面一節(jié)是專門找到的金屬導熱系數(shù)的最佳值，使蠟凝固時間可以盡可能地減少。 為了實現(xiàn)這一目標，將最初的系統(tǒng)（圖1）作為我們幾模擬模型，而不同的整體導熱PCM金屬粉末混合物的常數(shù)K。如上所述， 冷卻的目標仍設置為3/4的蠟變成固體。因此，認為在這些模擬的凝固點仍然在R= 2.5毫米（圖2）。仿真結(jié)果圖繪制。 這是非常有趣的發(fā)現(xiàn)，從上述情節(jié)的非線性行為。它似乎是金屬導熱的理想價值 - 粉 - PCM混合物將是K = W / M·K-相當于在短短10分鐘內(nèi)凝固的蠟，甚至比傳統(tǒng)方法更短的時間（15分鐘）[10]。 這一結(jié)果將是一個合理的解釋注入蠟PCM金屬粉末混合物的傳熱機制。用于蠟紋，在傳統(tǒng)的金屬模具，熱蠟是通過金屬模具運到環(huán)境中消散。然而，在這個過程中，從蠟的熱量被輸送到PCM - 金屬粉末混合物，固液相變過程中吸收。較高的導熱系數(shù)，均勻地分布在它的體積周圍，這是可以被利用的。 圖9 R=8.5mm實驗的數(shù)值結(jié)果 圖10凝固陽離子時間與熱絕緣圖電導率 第6章 結(jié)論和展望 一個新的進程和RP技術的快速蠟成型PCM材料的幫助下提出的。 數(shù)值模擬和實驗工作條件（材料和尺寸進行檢查）認為，約21分鐘，需要鞏固蠟紋（外層）的75％，可用于少量采樣和預測試。的比較之間的數(shù)值預測和實驗數(shù)據(jù)，結(jié)果是令人滿意的。 快速功能和RP技術的通用性，提出了模具制造和更經(jīng)濟的蠟模，特別適合小的數(shù)量和復雜幾何形狀的采樣時間較短。PCM是100％可回收和可重復使用的，它使過程更加環(huán)保。此外，基于數(shù)值模擬，進一步縮短。因此，凝固時間將通過金屬粉末的混合物達到增加導熱更快的熱提取到PCM材料。 致謝 本研究部分支持由工業(yè)局，臺灣，通過補助98-N-265-MEA的 - L-010。作者感謝贊助商的支持目前的工作。還要特別感謝先生帕維爾Pitotech公司模擬設置的咨詢臺。