塑膠模具專業(yè)冷卻系統(tǒng)

水路分布原則與水路形式及規(guī)格序設(shè)計者應(yīng)知道成型周期相當大的部分﹐有時可占到成型周期的80%﹐要用于冷卻。因而對于生產(chǎn)率要求較高的模具﹐將這種“損失“時間控制到最小是絕對必要的。而用于冷卻的工具就是水路。所以水路的排布在整個模具設(shè)計過程中占有非常重要的地位。在這一部分我主要講述了水路排布的原則﹑水路的基本形式和水路規(guī)格。在‘水路排布原則‘一章主要從以下幾部分來闡述﹕1.水路設(shè)計的目的﹔2.冷卻的基本原理﹔3.水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題﹔在’水路形式及規(guī)格’一章中主要列舉了實際設(shè)計中用到的冷卻水路的基本形式。在最后﹐將以往分析的兩個經(jīng)典案例進行綜合講解﹐以加深對前述內(nèi)容的理解和記憶。水路分布原則水路設(shè)計的目的﹕水路設(shè)計的目的是使成品均勻冷卻﹐并在較短時間內(nèi)頂出成型。水路排布的好壞直接影響到產(chǎn)品的成型品質(zhì)和生產(chǎn)周期(成本)。對品質(zhì)的影響﹕在成型時水路是用來控制模具溫度的﹐而模具溫度及其波動對制品的收縮率﹑變形﹑尺寸穩(wěn)定性﹑機械強度﹑應(yīng)力開裂和表面質(zhì)量等均有影響。主要表現(xiàn)在﹕表面光潔度﹔殘余應(yīng)力﹔結(jié)晶度﹔熱彎曲。對生產(chǎn)周期的影響﹕一個成型周期主要由以下幾部分構(gòu)成。縮短冷卻時間就是提高成型效率。注射時間保壓時間冷卻時間開模時間相關(guān)時間占整個周期的80%占整個周期的5%占整個周期的15%冷卻的基本原理從塑料到模穴壁的熱傳導(dǎo):冷卻系統(tǒng)的行為受從塑料中移走的熱量和轉(zhuǎn)移到模穴表面的溫度的影響。它會受到材料性質(zhì)、熔體溫度和模具表面溫度的差異以及冷卻中的塑料和模具材料之間接觸好壞的影響。

層流的溫度梯度<2300淤紊流的溫度梯度>230063deg.C43deg.C23deg.C20deg.C塑膠/金屬的界面水/金屬的界面冷卻液冷卻的基本原理從模穴壁到水管壁的熱傳導(dǎo):

冷卻系統(tǒng)行為也受通過模具材料到達冷卻水管的熱傳導(dǎo)的影響。模具材料的性質(zhì)﹐包括熱傳導(dǎo)率、冷卻水管和塑料表面的距離﹐和塑料熔體與冷卻水管內(nèi)部溫度之差﹐也影響冷卻系統(tǒng)行為。水管距離模穴越近﹐熱量移走得越快﹐然而﹐把它們放置得離模穴過近﹐會產(chǎn)生模穴表面溫度的局部變化﹐除非增加額外的水管減小相鄰水管的距離。因此﹐最優(yōu)化的水管放置應(yīng)是均勻冷卻與快速冷卻的折中。冷卻的基本原理從水管壁到冷卻介質(zhì)的熱傳導(dǎo):

冷卻系統(tǒng)行為也受從模具材料到冷卻介質(zhì)熱傳導(dǎo)的影響﹐熱傳導(dǎo)受冷卻液流經(jīng)模具材料時的紊亂程度、冷卻液進口溫度、冷卻液的性質(zhì)及冷卻液的流速的影響。冷卻液紊亂時混合作用的影響﹐從水管外壁到冷卻液的熱傳導(dǎo)比層流有效得多。過大的紊亂會浪費泵功率﹐而且沒有獲得更大的熱傳導(dǎo)能力。在考慮冷卻介質(zhì)時﹐要確保成型廠有能力提供足夠多的冷卻液體積﹐在足夠的壓力下達到所需的流速﹐并在一個溫度和所需的速率下釋放熱。水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題加強熱點的冷卻﹔避開冷點所謂熱點就是肉厚相對較厚且不能充分散熱的區(qū)域。公模仁母模仁熱量集中在這個區(qū)域熱(相對於未收縮區(qū)域的收縮區(qū)域引起翹曲)熔化塑膠凝固塑膠水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題靠近高熱量區(qū)﹔遠離低熱量區(qū)。分模線高溫等溫線冷卻液區(qū)域3區(qū)域1區(qū)域2冷卻液等溫線區(qū)域2TM002P04T=50℃T=50℃水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題積熱區(qū)水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題所謂冷點肉厚較薄處﹑滯流區(qū)及波前對接處。不要在此區(qū)域的上方加冷卻水路水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題圈示產(chǎn)品的凹陷區(qū)域有滯流區(qū)。固不能在此上方排冷卻水路。水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題水管的長度不能太長﹕冷卻液從水管進口到出口的溫度變化就在5度以內(nèi)。較精密的產(chǎn)品就控制在3度以內(nèi)。水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題在用熱澆道成型的模具中﹐需加強對熱澆道的冷卻。在下面的例子中﹐最初設(shè)計時﹐沒有排冷卻熱澆道的水路(其為倒裝模)。在公模側(cè)熱澆道的附近溫度較高(進水溫度設(shè)為50度)。最高溫度為90℃水路設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個問題設(shè)變水路為﹕在熱澆道的周圍加一圈如圖中紅色的水路。溫度明顯降低最高溫度為72℃水路的基本形式及規(guī)格冷卻系統(tǒng)的基本形式如下。我們最常用的有A﹑F。特殊情況下用冷卻棒.在模具中的基本排布方式﹕水路的基本形式及規(guī)格串聯(lián)水路優(yōu)優(yōu)點統(tǒng)一的流動率統(tǒng)一的熱交換缺缺點--較高的壓降並聯(lián)水路優(yōu)優(yōu)點用在入子的周圍最好高體積低壓力缺缺點沒有統(tǒng)一的流動率易於堵塞水管規(guī)格及其與成品肉厚的關(guān)係:水路的基本形式及規(guī)格確定冷卻水孔的直徑應(yīng)注意的問題是,無論多大的模具,水孔的直徑不能大於14mm,否則冷卻難以形成亂流狀況。一般水孔的直徑可根據(jù)制品的平均肉厚來確定。平均肉厚為2mm時,水孔的直徑取8~10mm;平均肉厚為2~4mm時,水孔的直徑取10~12mm;平均肉厚為4~6mm時,水孔的直徑取10~14mm。水路的基本形式及規(guī)格改善前改善后水路的基本形式及規(guī)格水路的排布及冷卻形式﹕(1)採用模板循環(huán)水路直接冷卻形式:水路的基本形式及規(guī)格(2)採用模仁循環(huán)水路直接冷卻形式:水路的基本形式及規(guī)格水路的宋基本形鞭式及規(guī)興格(3)仍採用泡模板﹑喜模仁聯(lián)警合循環(huán)靜水路直泉接冷卻更形式:水路的潮基本形腐式及規(guī)駐格水路的條基本形魂式及規(guī)首格水路的蕩基本形撒式及規(guī)迷格(4)藥斜銷中洲水路的依冷卻形碗式:(5)業(yè)滑塊中壯水路的冷跌卻形式(6)餅採用推套賠推出結(jié)構(gòu)續(xù)時,小旨直徑型芯勒的冷卻回枝路水路的基督本形式及麗規(guī)格(7)達圓形祖制品的加型腔採告用入子片結(jié)構(gòu)的琴冷卻回羽路:(8)漫在模穴中美設(shè)置特殊泰隔板的冷慮卻回路:水路的基泊本形式及鉤規(guī)格水路的疤基本形牛式及規(guī)碧格(9)關(guān)在氣轟閥及推型桿內(nèi)設(shè)鋤置的冷早卻回路駱:(10)降對主流贏道部位採問用噴水式向冷卻回路迎:水路的愧基本形刃式及規(guī)仗格(11悟)溫令控回路倉沿型芯脫表面排粗列的隔該板式冷堂卻回路數(shù):(12)剛高熱傳痰材料插入挪型芯中的悟圖例水路的基英本形式及筍規(guī)格(13置)負壓水較路(14惑)適溝用於箱壤形制品絮的冷卻使回路:左圖為專遵利冷卻系鼓統(tǒng)(Log胳ivac慎)，流動延是靠真伍空形成高的，所兼以在鑲眼件接合括處不會葉漏水.主要適用饑于細長型燭芯如生產(chǎn)頂筆筒的型托芯。水路的基串本形式及貍規(guī)格15)葵沿制捎品形狀驗設(shè)置的期冷卻回再路:16)襲適用敬於小直講徑型芯旦的冷卻丘回路水路的非基本形推式及規(guī)侮格17)鵝採用鍛渦流式曉冷卻回捧路圖示18)薪採用敘徘徊式模冷卻回取路圖示水路的基雨本形式及余規(guī)格19)寒採用渦流搞式冷卻回趟路圖示20)乞採用所水桶式沃制品冷斜卻回路牲圖示水路的基弊本形式及懸規(guī)格21)破公模一側(cè)左的澆口部長位強行冷射卻回路圖司示21)口冷卻灘回路的奔綜合運宰用形式歇圖示水路的線基本形慈式及規(guī)設(shè)格經(jīng)典案例劫分享共設(shè)計馳15條香水路,持公模側(cè)奮有6條追水路,偉母模側(cè)征有7條枕水路﹐搏滑塊有氧2條水斜路。進出水喬方向冷卻水企路設(shè)計鏟(1)公模面溫嫌度Bot字tom貓Te票mpe增rat漂ure冷卻分析結(jié)浪果\case利1公模側(cè)箱溫度分較布大部充分較均灶勻﹐但翻圈示區(qū)兩域溫度挨較高﹐蘇應(yīng)加強槳冷卻。Top軍Temp欄erat棉ure母模面溫謹度冷卻分析結(jié)女果\cas乘e1母模側(cè)罪溫度不劇均勻﹐摔澆口周衣圍溫度刺較高﹐估溫度分旋布在5兵1~7只1范圍階內(nèi)。公母模面答溫差分布籍不均勻﹐占母模溫度掉較高,溫翼差范圍在灰-15~發(fā)14de膊g.c。母模面與啟公模面溫爛差Tem階p.描Dif董fer打enc泥e冷卻分析結(jié)果奔\case蛾1成品的體換積收縮大漁部分約為熱4%,辦四周較厚陳區(qū)域體積泡收縮稍大石。體積收縮扯百分比Vol銀ume嘗tri季cS集hri鳳nka得ge保壓分析結(jié)堆果\cas巡壽e1最大凹升痕深度希為0.艱021程mm﹐加分布在匹澆口附叛近﹐應(yīng)甩不會影申響產(chǎn)品競外觀。茶但大部貪分肋周利圍凹痕郊深度在賓0.0艘10m魔m左右務(wù)﹐為可宇見凹痕端。凹痕深度Sink毯Mar傘k保壓分析結(jié)果尖\cas服e1Z方向收語縮不均勻魄,變形方娘向如圖所玻示﹐最大功變形為8褲.9mm燙,變形量樹較大。Z向變橋形ZD盯efl絕ect麥ion翹曲分析結(jié)胖果\case怖18.9先mm共設(shè)計2捆1條水路浴,共增加崇6條水路島﹐其中公取模增加1侮條﹔母模腿增加3條商﹔滑塊增察加2條。斑目前公模環(huán)側(cè)有7條緒水路,母芹模側(cè)有1響0條水路砌﹐滑塊有社4條水路敲。進出水方欲向冷卻水路錘設(shè)計(2男)冷卻水偏進出口鹿溫度如狂圖所示似﹐藍色湊表示進洞水溫度壞為40載deg預(yù).c,澆紅色表晃示進水繡溫度為兇60d蒜eg.蚊c.冷卻劑溫勿度Coo蹤蝶lan裹tT跨emp冷卻分析結(jié)果改\case萬2公模面湯溫度Bott窯omT汽empe付ratu神re冷卻分析結(jié)果暈\case攪2公模側(cè)溫笑度分布與傍case違1相似﹐啊且澆口附格近溫度較垂case孟1高﹐有饅利于控制蛾變形。Top法Temp裂erat汗ure母模面溫血度冷卻分析結(jié)果價\case仗2母模側(cè)脂溫度如伶圖﹐大雁部分區(qū)握域溫度龜較均勻溝﹐澆口北周圍溫厭度較高暈。公母模面白溫差分布益大部分較鴉均勻﹐局惰部溫差較扯大。母模面雙與公模以面溫差Tem址p.糾Dif云fer糕enc黑e冷卻分析結(jié)這果\cas希e2Z方向綱收縮不予均勻,礎(chǔ)變形方槽向如圖孤所示﹐盤最大變輪形為1奶.9m辨m,變卻形量明便顯減小去。Z向變形ZD輔efl采ect脈ion翹曲分析結(jié)績果\case漲21.9墾mm共設(shè)計磚6條水爪路,公唐母模側(cè)縱各有3葬條水路屈。進出水方兇向冷卻水路缺設(shè)計(1炕)Top能Temp仿erat蕉ure由于兩端世采用低溫優(yōu)冷卻﹐母膚模側(cè)溫差銷較大。母模面溫劉度冷卻分析結(jié)瓣果\case容1公模面溫期度Bott宮omT淚empe姿ratu襯re公模側(cè)解溫度分軌布也不幼均勻。莫紅色表駁示溫度輛較高。冷卻分析結(jié)果曾\cas捕e1母模與湊公模面驕溫差分貸布不均露勻。由嶺于母模元側(cè)溫度惱較低﹐鐘導(dǎo)致母椅模與公古模面溫由差較大獅。母模面與仰公模面溫寸差Temp樹.Di副ffer虎ence冷卻分析結(jié)果家\case扎1Z方向收郊縮不均勻香,變形方倍向如圖所敏示。右下甚圖為放大袖10倍后憐的變形﹐培綠色線框姻為變形前抵形狀。Z向變形ZDe手flec績tion1.0m釀m0.6描9mm0.6幣1mm保壓分析結(jié)果割\cas協(xié)e1共設(shè)計1祥2條水路圓,公模側(cè)量3條水路布,母模側(cè)麻9條水路亞。進出水方墊向冷卻水路流設(shè)計(2俊)Top源Temp澡erat錫ure母模側(cè)希溫度分抓布如圖撫﹐與方君案一相呼比更均新勻。母模面蝴溫度冷卻分析結(jié)果臥\cas鞭e2公模面溫融度Bot