JIMTOF 2018

关于热膨胀的技术性文章

关于热膨胀的技术性文章

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瑞士阿格顿模具中心定位—即使温度变高依然工作稳定无间隙的滚动导向系统正越来越多地推动低成本,改变在注塑模具中不精确的传统的立方平面的定位。

但如果在模具内部存在热量差异的情况下,它们仍能保持高精度吗?热量如何在模具中分散?瑞士阿格顿会提供这些答案。

“我相信马,而汽车是只是暂时的现象。” 今天,我们对德国威廉皇帝二世的严重错误判断一笑置之 ,与此同时在模具制造中经常使用立方平面精定位系统。 这种扁平定心可能适用于某些应用,但是我们必须质疑这种无法提供无间隙的精定位装置是否应该安装在需求高精度工作的昂贵的模具中。 在实践中,势必会影响到模具元件,例如镶件,磨损得太快,这意味着高成本。 那些不得不反复购买相同客户特定定制镶件的买家,阿格顿将为其给到完美的解决方案。

越来越多的模具制造商正在使用无间隙精定位系统,以确保模具的两个分离面和多个型芯镶件精密地组合在一起。瑞士阿格顿标准件部门领导Stefan Nobs证实,对瑞士阿格顿的无间隙,预载以及抗摩擦导向件的需求也在不断增加。 更长的使用寿命和刚性是预加载的抗摩擦导向件的进一步优势。 “这带来极高的精度和大量的成本节约”,Nobs说。 由于模具镶件以高精度定位,因此大大减少了磨损。 型芯和镶件将基本上不需要更换。 由于这种精定位几乎不产生磨损,因此它也是洁净车间应用的理想选择。

19世纪后期的马车司机至少对马和汽车有一个好的和认真的论据:他们正确地怀疑当时那些只为汽车提供足够的燃料的汽油店。实践表明,这一挑战比原先想象的要小得多。 最后,马被遗忘了。 甚至在使用无间隙精定位系统(如瑞士阿格顿精定位系统)时,通常会制定保留意见。 人们担心半模的温度不同会导致位置偏移。 特别是在高端领域,不同的温度通常是不可避免的,也是安全工艺所必需的。 由于顶出侧和注塑侧之间的温度变换,无摩擦的导向件的性能是否会减少常常受到怀疑。 喷嘴加热或局部冷却的不均匀热影响也引起关注。

 

热量均匀地分散在整个模具中

瑞士阿格顿最近测试了这个论点。 具体而言,为了找出论据瑞士阿格顿进行了热机械有限元模拟计算; 首先,如何扩展或分散模具中的热量,其次模拟热膨胀对滚针导向件的相应影响。 使用的模型是一个简单的注塑模具,带有三个引导回路,一个腔和两个内置的瑞士阿格顿中心定位作为滚动导向单元。 这些单元安装在彼此相距120 mm的位置,并在模拟中通过坚硬的,牢固的内部连接的节点来表现。 为了模拟热影响对对模腔表面的影响,将会预先进行模流分析。 该分析的结果构成了FEM模拟的基础。 总共执行了三次计算运行。 设置了以下初始值:

Δ 0 °C (32 °F):注射侧和顶出侧(IS和ES)缓慢达到70°C(158°F)
Δ 20 °C (68 °F): 注射侧缓慢达到60°C(140°F),顶出侧缓慢达到80°C(176°F)
Δ 50 °C (122 °F): 注射侧缓慢达到40°C(104°F),顶出侧缓慢达到90°C(194°F)

数据1 举例说明模拟的设置

如果两个半模之间没有温差,瑞士阿格顿精定位能完美地完成工作。 但是其他两个模拟会发生什么? 最重要的结果:在两个模拟中,在注射侧和顶出侧之间存在温度差,实际测量的中心定位柱和中心定位衬套之间的偏移仅为计算理论值的三分之一到五分之一。 结果上,接触表面上的两个半模之间的接触而导致温度的传递,这大大降低了温度差。 这意味着ES和IS之间没有温度差距,而接触区域的温度从一半平稳变化到另一半。

之前的模拟和瑞士阿格顿内部测试的结果表明,在不同的热膨胀情况下,799X系列的(异常坚硬的)瑞士阿格顿精定位有可能补偿至少0.005毫米的错位。 该值是从滚动元件,导柱和衬套的弹性变形以及安装孔的配合公差获得的。 数据3显示了温度偏移(红色条),生产公差(灰色)和滚动导向(蓝色)相对于彼此的弹性变形的可能性。

这些结果在实践中意味着什么? Stefan Nobs总结道,“瑞士阿格顿滚动导向元件也可以毫无保留地用于模具制造行业”。 当模具中仅存在轻微的热差异时尤其如此。 如果在此过程中预计温度差超过30°C,导向原件之间的距离应尽可能小。 并且为了使任何效果可预测,它还有助于使工具保持均匀的温度。 “当然,我们为所有客户提供最大的支持,”Nobs解释说,“例如,项目方面的支持,包括尺寸的选择和设计方面的帮助。”
因此,最后一个问题是:今天谁仍然在想念马车作为首选的标准交通工具?

Abbildung-1_EN

FEM模拟的设置。

Abbildung-2

在50°C温差下,顶出面和注射面之间的分型面(绿色)处的热传导。

Abbildung-3_EN

表示分型线处的温度补偿。

Abbildung-4_EN

温度偏差(红色条),生产公差(灰色)和滚动导向(蓝色)相对于彼此的弹性变形量的可能性。

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