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[3]中提到了一种新颖的而且更正式的塑料注塑模的冷却设计，但是它只能应用于通常的塑料注塑模，诸如Nakao和Dimla及其他学者所提出的一种对于注塑模具新颖的和更多形冷却的设计，但是它只能应用在传统注塑模具中。
如Nakao和Dimla[4–12]，这些学者已经对注塑工艺作了很多研究但是他们也没有针对RHCM注射技术作出研究。
由于RHCM技术的复杂性，所以它对模具的结构和加工有特殊的要求。
模具的材料同样不同于传统模具。
由于RHCM模具工作在很高的温度下，导致它的寿命要比传统模具要短。
因此，RHCM模具对于同样的生产类型要花的时间是传统模具的2到5倍。
为进一步提高各部分的质量和减少生产成本，分析RHCM模具的耐热性、变形系数和疲劳极限是非常必要的。
2LCD电视面板的RCHM技术和模具结构
2.1RHCM技术
在传统注塑成型工艺中，动模和定模通常不需要加热设备。
当溶化的聚合物注入模具中时，型腔的温度会升高到50。
当溶化的聚合物充满型腔后，使用冷却水使他们的温度降低到大约30。
然后打开模具却出注塑制品。
到现在为止，一个传统注塑工艺的周期完全结束。
但是使用传统注塑工艺生产的塑料制件存在有熔接痕、流动痕迹等许多问题。
RHCM工艺和传统注塑工艺是不同的。
首先在加热阶段，型腔表面的温度被加热到超过该聚合物的热变形温度。
然后把溶化的聚合物注入到型腔内。
在注射和包装阶段都要保持型腔的温度。
接下来，模具在冷却阶段迅速冷却，然后开模，弹出制品。
在下一个注塑工序开始前型腔表面温度被再次迅速的加热。
模具温度的升高和降低在很短时间内完成，这个成型周期几乎和传统成型工艺相等。
快速热循环成型工艺的原理过程如图1。
在RHCM的工作过程中，模具的型腔温度必须加热到聚合物的热变形温度，通常是100。
今天有很多加热模具的方法。
Chenetal.[13]从事于通过模板进行电磁感应加热。
电脑模拟证明加热模板表面是一种非常有效的加热方式。
Chang和Hwang[14]提出的红外线加热方式加热型腔表面，并且用短暂的热模拟来评估表面的热条件。
Kang[15]研究的电加热方式也是一种非常有效的加热型腔表面的方法。
图1，RHCM技术过程
本文，作者对蒸汽辅助加热的研究和模具设计只能适合在这个RHCM的加热方式。
RHCM的模具型腔初始温度要比传统那个注塑工艺高很多。
通常模具型腔温度用蒸汽加热，用冷水冷却。
RHCM模具的结构也是与传统注塑模具不同的。
考虑到RHCM模具型腔的加热或者冷却效率和温度分布的一致性。
模具结构和加热或者冷却流道的分布特别重要。
通常，RHCM的生产效率几乎与传统的注塑工艺相等。
由于高温，快速加热和冷却方法在RHCM中的应用，溶化物的流动性增加，粘度减小，溶化的聚合物能够在注塑过程中充分的混合。
另外，模具型腔加工到很高的表面精度。
因此，由RHCM技术生产的产品表面非常明亮、光滑，没有熔接痕、流动痕迹、与其他表面上的缺陷。
图2说明了用这种技术生产一种LCD面板的一部分。
然而，图3说明传统工艺生产的产品表面质量是非常粗糙的而且有许多缺陷。
图3现实RHCM技术和传统注塑工艺的生产效果相比是非常明显的。
RHCM生产工艺有很明显的优点。
但是模具结构、热传输、疲劳度和模具的使用寿命是这项新技术的和难点。
图2，用RCHM生产的产品
图3，RCHM与传统注塑工艺注塑产品比较
2.2LCD电视外壳的RHCM模具结构
LCD电视外壳是巨大的平的部分，必须具备高品质的外观。
传统的注塑工艺并不能满足这种需要，因为产品表面明显的缺陷。
由于额外的生产工艺，如必须的喷雾工艺，整个生产流程时间变得很长；
花费增加了并且污染了环境。
最近，RCHM技术应用于LCD电视外壳和其他的大型聚合物产品，并且获得了具有良好外观的产品。
RCHM模具结构与传统的注塑模具是不同的。
图4表示了由本文作者设计的LCD电视外壳的RCHM模具的四分之一，有许多加热/冷却通道在模具的型腔表面的上部。
它们是沿着型腔表面垂直分布并且彼此制件有很远的间距。
在加热过程中，这些通道用来加热模具，而在冷却阶段，它们用来冷却模具。
合理形状和布局的通道可以带来高效率的加热/冷却，同时可以获得高表面质量的产品。
因此，他们是这种新的注塑技术成功实施的重要方面。
图4，LCD电视外壳的RCHM模具机构Fig.4
3RCHM模具的热分析
在RCHM工艺过程中，模具在注塑成型周期中必须迅速加热和冷却到制定的温度。
温度和温度在型腔表面的均匀分布直接影响到生产效率和产品的部分质量。
加热后，温度过低或者分布不均很容易形成熔接痕、流动痕迹和小孔。
因此，为获得高质量的塑料制品，模具型腔表面的温度是严格控制的。
模具型腔表面的温度尽可能的一致并且加热/冷却时间尽量短以保证生产效率。
因此，研究RCHM模具的热传递是非常必要的。
基于以上事实，设计者必须评估设计方案和优化加热/冷却通道。
同时，在RCHM注塑过程中高温和低温重复交替，模具的主要部分将承受比传统注塑模具更大的压力，以至模具发生更大变形和疲劳损伤，更容易发生断裂。
因此，考虑模具因为热交替引起的热负荷也是非常重要的。
从RCHM模具结构中得出，如图5所示加热/冷却通道沿着型腔表面直线分布。
另外，本文主要考虑事务集中在温度和它在模具型腔表面的均匀分布。
因此，我们可以选择模具的一个截面用简化的数学模型进行热转移分析。
图6表示了简化的热转移模型的截面。
图5:
RHCM模具流道分布示意图
图6：
RHCM模具的典型截面
3.1RCHM模具加热和冷却过程中的热转移
为确保模具能迅速加热和冷却，定模与模架之间是绝热的。
所以在加热过程中可以假设热转移只通过加热流道在定模和蒸汽之间进行。
因此，该模具加热阶段如图7。
在传统注塑模具中，流道很少而且仅仅用来冷却模具。
而在RCHM模具中有更多的流道用来加热和冷却模具。
图7：
模具的加热步骤
图8
在冷却阶段，在冷却阶段，热转移在熔融聚合物和定模、动模之间进行，所以动模嵌入块和溶化的塑料必须被考虑。
图8所示模型，表示了冷却阶段不同于加热阶段。
此外，动模上有一个较大的流道用于冷却。
在冷却阶段，所有的流道都充满冷水来冷却模具。
3.2热转移的限制条件
在传统的注塑成型过程中，在不同设备的加热和冷却过程中的热转移是非常复杂的，特别是RHCM，因为它结构的复杂性。
因此，根据一下假说做一些适当的简化是十分必要的：
1.熔融聚合物的热性质、冷却水、热介质对于模具是常量，不和温度相关。
忽视模具和熔融聚合物制件的差距阻力。
冷却水的和热介质的温度是恒定不变的。
2.塑料制件很薄，并且它完全贴在模壁上。
聚合物表面温度和模具型腔相等。
3.仔细考虑模具和冷却液或者热介质制件的热传递和热对流。
在RCHM模具中，定模镶件被隔热介质包围，，所以它可以被认为是外表面与外界是隔热的。
.
3.2.1模具型腔表面
RCHM模具型腔表面的边界条件在加热和冷却阶段是不同的。
当它加热的时候，型腔表面是暴露在空气中的，热传递和热辐射必须被考虑。
它属于第三边界条件并且能被解释为：
此式，q是流量，λ是模具的热传导率，t是型腔表面温度，t1是空气温度，t1是模具与空气之间的热传导系数。
在冷却阶段，模具型腔充满了熔融聚合物，所以只考虑熔融聚合物和模具型腔的热传导。
3.2.2加热/冷却通道和模具镶件的外部边界表面
在用来生产LCD电视外壳的RCHM模具的冷却和加热通道是共用的。
在冷却过程中，流道中的冷却水温度大约是20—30。
所以，在流道和不同介质之间的热传递必须被分别考虑。
由于RCHM模具定模嵌件和固定模板之间存在绝热材料，模具嵌件外表面可以被认为是绝缘表面。
基于以上分析，在这篇论文中用到的热传递系数在表1中呈现。
3.3材料及加工条件
根据RCHM模具的需要，瑞典生产出一种热工具钢<
VIDARSUPERIOR）作为模具的材料，并且选用硬质ABS作为聚合物的材料。
温度和材料性能的关系在分析过程中是不予以考虑的。
表2给出了模具和聚合物材料的主要性能。
对于RCHM，为保证产品质量当模具型腔表面的温度达到120度，高硬质的聚合物才能被注射。
模具的平均温度冷却到80度左右时，开模并射出模塑部分。
本文中的工艺参数参照表3。
基于以上研究，这个模具的有限元模型建立在MSC.MARC这个软件的基础上，加热冷却过程的分析得以进行。
3.4RCHM模具的热传递分析
在镶板的RCHM注塑过程中，当模具型腔表面温度达到120度时才能注塑聚合物。
否则，产品的质量会因为型腔温度和它的分布变坏。
在本文中，流道的直径为7mm在它们之间距离为16mm时。
图7中沿着型腔表面的P1—P8是温度追踪点。
加热模具25s，图9表示型腔表面的每个温度追踪点，并且能从图9中得出各个追踪点的平均温度，可以发现即使平均温度符合RCHM模具的需要，在25s后型腔温度的分布是不一致的。
型腔中间部分<
p5和p6）温度各自达到133和135。
同时，两侧仍然保持地温，特别是型腔右侧<
p8）温度只有91度。
很明显，温度在型腔表面不同条件下的差异是很大的。
型腔中间部分能被迅速加热但是对两侧的影响却很小。
如果在这种条件下注塑熔融聚合物然后冷却到喷射温度，熔融聚合物表面的温度肯定是不均匀的。
为了获得高质量的塑料制件并且增加生产效率，模具型腔表面的温度必须在最短的时间内达到所需的温度。
另一方面，必须保证型腔表面温度分布的统一。
因此，流道的分布是非常重要的。
流道的数量，他们之间的空间，直径和流道中心的型腔表面的距离都要考虑。
高效率的加热/冷却都假定模具的强度满足模具的需要。
4RCHM模具的热压力和扩张变形
在注塑成型过程中，高温的熔融聚合物以高压高速通过喷嘴注入模具型腔内。
然后，在填料和冷却步骤后射出模塑部分。
一方面，模具型腔表面在整个过程中一次又一次的承受腐蚀和流动磨损，并且动模和定模在开模和闭模过程中重复的互相接触。
另一方面，熔融聚合物分解出的腐蚀性气体对模具型腔造成很坏的影响。
结果，RCHM遭受很大的机械的、热的和化学上的损伤导致模具过分的损害。
同时，当由于模具损伤引起的形状或尺寸精度或塑料部分的表面质量不满足要求时，模具也是失败的，具的失败过程将在表十中被描述。
在表十中将展示很多可以影响RHCM模具寿命的因素。
为了在延长模具寿命的同时降低成本，RHCM模具的材料必须正确的选择。
除了保证腔的表面质量所需要的好的磨光能力之外，这种材料必须具备好的抗弹性变形性能、抗磨损性、抗热变形性，以及抗腐蚀性以加强模具抵抗机械以及热变形的能力。
此外，模具材料是确定的，对模具和结构它的组装和安装方式必须仔细考虑为了降低热应力和变。
4.1RCHM模具的压力分析模型
RCHM模具在注塑成型工艺过程中必须被加热到高温并且冷却到射出温度，在整个注塑周期中模具的最高温度大约在110—135之间。
与传统注塑工艺相比，在注塑成型过程中温度的峰值和变化梯度都要高很多。
因此，RCHM模具由温度引起的热压力要比传统注塑模具高很多。
同时，由于模具在注塑过程中重复承受很大的加紧力，由RHCM模具所遭受的压力是热和机械应力。
因此，疲劳损伤在RCHM模具上比在传统注塑模具上更容易出现。
图11表示了在实际生产中RCHM模具表面焊接造成的疲劳损伤。
所以，为操纵他们个改善模具的寿命，抓住压力和损伤的变化规律是十分必要的。
图11，受疲劳损伤的RCHM模具
在实际的RCHM模具，定模嵌件与模板装配在一起。
为简化分析，这个模板可以被看作是一个刚形体。
所以，只有定模嵌件被作为研究对象。
由于定模嵌件的结构和承受的压力是对称的，所以只把它的一般作为一个模型来分析。
图12定模嵌件的有限元分析。
这些元素是配合的在MSC软件中，元素总数有180408.
模具的边界条件可以被描述如下：
因为定模嵌件是关于YZ对称的。
定模嵌件被定义为一个可变形体。
同时，定义4个刚性体。
定模嵌件的面1—4设定为与刚性的接触条件。
用螺栓把定模和模板固定在一起，所以连接螺栓和定模的区域7是有约束的，并且在Z方向上接触区域的唯一设定为0。
在充满的过程中，型腔表面承受熔融聚合物的巨大压力；
在充满的过程中，型腔表面承受着熔融聚合物带来的巨大压力；
然而，p=90Mpa的压力施加于型腔表面5。
在每个注塑周期中，温度和模具的温度变化是巨大的。
因此，热承受能力决定于模具嵌件。
除模具热应力外的所有边界条件在图13中表示。
当所有的边界条件加于模型上，可以通过短暂的加热和压力的有限元分析获得模型压力和拉力的分布。
4.2RCHM模具在传统的固定模式中的热变形
在工作过程中，用蒸汽加热定模，压力和变形随着温度的升高产生。
加热大约25s后，模具已经被加热到规定温度，就在这时进行注塑。
由于在这时熔融聚合物的温度远远大于型腔温度，热量继续传递给模具。
压力和变形的增加很小。
当冷却不住开始后，模具的温度迅速降低。
因此最大的变形出现在阶段的最后。
为方便研究，定模的典型结构在图14中给出。
在加热阶段，定模的型腔表面和底部表面是空闲的，但是应该注意它们的变形。
在那一刻，最大的变形出现在沿着腔底的Y方向上，如图15所示。
很明显，模具在Y方向上的变形是不明显的。
最大的变形发生在定模的两侧大约0.18mm。
定模中间部分的变形大约有0.067mm。
很明显，模具的变形很大的原因是由于高温引起的热压力。
同时，由于定模和动模在反复的开模闭模中频繁的接触，模具反复的承受机械载荷。
因此，疲劳裂纹很容易产生和扩大在模具的型腔表面。
为改善模具的寿命，必须选择适合的模具材料并且热压力和模具的变形能够被很容易的控制。
因此一个能够很有效的控制RCHM模具变形的新固定模式“局部冷差距”在本文中提出。
4.3RCHM注塑模具的应力和变形与“局部冷间隙”
如图14所示定模完全固定在模板上，“冷间隙”意味着定模的长度Lp比模板的长度Lc要小很多，Lp<
Lc。
当整个系统处于冷却状态，在模板和定模制件存在间隙，这个叫做“冷间隙”的间隙是ΔL=Lc−Lp。
这个间隙变和越来越小。
最后，定模和模板与彼此接触。
由于冷间隙，补偿定模的部分扩大。
这对于减小热应力和改善模具寿命有很大的帮助。
然而，如果应用上面的“冷间隙”的方法，RCHM模具的定模零件的配合和固定不能保证。
因此，一个叫做“不完全冷间隙”的固定方式被提出。
定模的一次紧密的附着在模板上，另一次不完全的附着伴随“不完全冷间隙”。
这中模具的固定方式在图16中表示。
整个定模由固定嵌件<
1）组成，定模嵌件<
2）和模板<
3）。
“不完全冷间隙”Δ5适当的保留在模板和定模之间。
为了在模板和定模制件获得“不完全间隙”，模板一侧的某些材料必须被移除。
合理的“不完全冷间隙”必须根据模具的变形考虑。
数字模拟或者理论计算能够用来确定要移除模板上材料的多少。
然而，由于模具不均匀的温度，这个理论方法的使用有很大的困难。
所以，本文中使用的是前一种方法。
4.4“不完全间隙”的注塑模具的数字模拟
为确定哪个冷间隙的长度是合理的，明确冷间隙长度S和定模重量之间的比例。
建立的分析模型如图17所示。
定模左侧被一个刚性体完全束缚，意味着在左侧没有间隙。
但是有一个“不完全冷间隙”在左侧，定义间隙的长度为S。
在没有“不完全冷间隙”的右侧长度定义为n，这个地方被认为受到一个刚形体的束缚。
S/H的比例可以是1:
5,1:
3,1:
2,2:
3和4:
5。
点P′1–P′10（Fig.17所示>
定模右侧相同的间隙，为分析他们在X方向上的变形。
在进行有限元分析后，获得结果。
图18给出了不同冷间隙长度下模具右侧在X方向上的变形。
很明显，右侧点的变形值取决于距离刚形体束缚的距离。
右边的模具下显示插入P'
10最大变形。
同时，变形在与加X方向增加“不完全冷差距“的长度。
当“局部冷的差距”的长度，以4:
5获得在右侧的高度，这意味着当比S/H等于4:
5，最大变形0.265毫M和发生在右下角。
当比例是1:
5，相同点是唯一0.065毫M变形。
同时，为了测试在Y变形方向，10点供应量<
M1-M10，如图所示。
17），其中还可以在相同时间间隔固定模具下侧，作为研究对象。
图19显示了在Y方向的变形点的M1-10在不同长度的差距。
非均匀变形对出现下侧固定模具，拐点出现在型腔底部<
点M6的），其中在大变形Y方向。
因此，在整个工作过程模具，这个地方可能是磨损更快，因为反复摩擦与移动模具和疲劳裂纹易发生。
同对“不完全冷间隙”的长度，减少变形在Y方向的点M6的-M10驱逐变大。
但是，变形点的M1-M6的变化减小。
很明显，较大的“不完全冷间隙”的长度，更均匀变形发生在模具下侧。
下腔表面不同距离的长度。
该最大应力在右侧腔增加显然随着“部分冷差距”的长度减少。
当间隙长度，以得到正确的高度1:
5，约640兆帕斯卡的压力最大。
随着间隙长度的增加，模腔压力逐渐减小并趋于一致。
然而，周围的左腔压力始终较大在这一间隙的长度。
最高压力总是约630兆帕。
因此，“局部冷的差距”对模具的右侧长有较大的影响在右腔所造成的压力，但对于左侧腔影响不大。
因此，根据以上分析，我们知道，变形和应力的模具插入不同的长度“局部冷差距”。
随着差距的增加长度，在模腔表面应力权成为一点点。
不过，对于最佳在“不完全冷间隙”的长度，但仍然需要在深入研究。
基于模具的寿命研究，下列文件的案文给出了答案。
5RCHM模具的寿命评估
在RCHM注塑过程中，模具必须循环加热和冷却到相应温度。
注塑时必须保证高温，然后在射出的时候变成低温。
RCHM模具的工作条件要比传统的坏的多。
另外，有很多其它的因素影响着模具寿命。
工具钢的质量，模具的表面条件，还有在图22中所示的其它因素都是非常重要；
然而，疲劳裂纹很容易出现在RCHM模具上，使模具寿命缩短。
然而还有很多其它因素影响模具寿命，在本文中，只研究热应力和定方式对模具寿命的影响。
5.1RCHM模具的疲劳寿命和应力的理论分析
通常，有两种方法来评估机械的疲劳寿命。
一种叫做名义应力方式，用S–N曲线和线性上海理论和评估模具寿命。
另一种方法是用局部应力-应变来评估疲劳损伤得到寿命。
随着RCHM注塑过程中的温度的周期性变化，模具的热应力也在周期性变化。
在加热过程中，模具型腔表面和加热流道分布取决于升高的温度，但是木板限制它们的膨胀，所以压紧力产生。
在冷却阶段，拉应力由于模具不一致的收缩而出现，特别是冷却流道周围因为温度迅速的降低收缩得很快。
因此，巨大的拉应力在冷却流道周围产生。
然而，一方面，模具型腔承受张力—收缩循环应力的感应因为在RCHM过程中的热载荷；
另一方面，模具经历机械应力。
它可能很容易引起疲劳裂纹。
热应力在工作状态下随着不均匀的周期载荷而变化。
它取决于应力—寿命曲线[16]:
。
Δε是整个应力的幅度，并且2Nf是半个周期的数据，逆转就会失败。
所以，f是疲劳强度系数，它被认为是材料性能疲劳强度系数，大约等于断裂应力σf,i.e.，它是破坏荷载真正的面积除以试样断裂时。
E是弹性模量。
b表示回归斜率所谓的疲劳强度指数，它是
，这表明，该关系的弹性应变振幅和双对数坐标。
L0是在没有载荷下试样的长度，Lf是断裂长度。
c代表衰退斜度叫做疲劳延性指数，并且这双对数公式
表示了塑料拉紧振幅和寿命的关系。
通常，通过应力—拉紧力估计寿命的方法如下:
1。
载荷谱，材料特性，并强调浓度的因素是输入电脑。
2。
始发时间程序循环计数。
3。
对名义应力和应变的时间当然是确定和证实。
4。
每个闭环损害贡献指的是选定的破坏曲线评估。
每个周期相关使用的损害的规则是线性总结和周期时计算了裂纹。
RCHM模具在工作过程中的热应力和变形分析已经在上面提到的步骤中完成。
模具的寿命已经被评估出来了。
为研究热应力对模具寿命的影响并且对模具不同的固定模式做一个比较，模具材料的疲劳强度假定为355Mpa。
虽然它比材料实际上的压力要小，它可以获得结果来验证不同固定方式的影响对模具寿命。
同时，3D模具寿命被建立。
5.2疲劳寿命评估
基于以上研究，我们发现不同长度的“不完全冷间隙”导致不同的寿命周期，并且在传统固定方式和“不完全冷间隙”固定方式下的RCHM模具的疲劳寿命，其结果表示如下：
1.疲劳损伤在模具中，传统的固定模式如图23所示疲劳源精矿上，型腔表面、边界边，与周围热/酷结晶器的通道。
这下损坏的节点小于100000周期中热应力应变是表4中所示。
据悉从图23和表4，在常规固定模式，疲劳裂纹形产证在约18,869周期后。
在这种状态模具失败，并且不能在之前使用它进行修理。
2.疲劳源和模具寿命的“局部冷差距“固定模式
来源和模具的疲劳寿命在“局部冷差距“固定模式，也估计，寿命是不同的与“局部冷差距”的长度。
当“局部冷的差距”的长度来获得1:
5，2:
5和右边的高度为1:
2，即当比率的S/H是1:
5和1:
2分别疲劳来源与模具寿命是如图24所示。
5.3工程应用
基于固定的模式，RHCM模具这的篇论文作者设计一个RHCM模液晶显示面板。
模具的结构类似图4所示。
唯一的区别是有&
quot。
部分冷固定模具之间的差距2和模具1，板和冷间隙的长度设计为1:
3的固定模具插入的高度。
在实际生产中过程，有70000部分由该的模具及没有疲劳裂纹，到目前
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