塑膠模具專業(yè)冷卻系統(tǒng)課件

12五月2024塑膠模具專業(yè)冷卻系統(tǒng)水路分布原則水路設(shè)計(jì)的目的﹕水路設(shè)計(jì)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(jī)械強(qiáng)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?？s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(dá)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(jìn)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(fèi)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(dá)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(jì)過程中應(yīng)注意的幾個問題加強(qiáng)熱點(diǎn)的冷卻﹔避開冷點(diǎn)所謂熱點(diǎn)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(jì)過程中應(yīng)注意的幾個問題靠近高熱量區(qū)﹔遠(yuǎn)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(jì)過程中應(yīng)注意的幾個問題積熱區(qū)水路設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的幾個問題所謂冷點(diǎn)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(jì)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(jì)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(jìn)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(jì)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(qiáng)對熱澆道的冷卻。在下面的例子中﹐最初設(shè)計(jì)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(jìn)水溫度設(shè)為50度)。最高溫度為90℃水路設(shè)計(jì)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(diǎn)統(tǒng)一的流動率統(tǒng)一的熱交換缺缺點(diǎn)--較高的壓降並聯(lián)水路優(yōu)優(yōu)點(diǎn)用在入子的周圍最好高體積低壓力缺缺點(diǎn)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)格水路的基本形式及規(guī)格(3)採用模板﹑模仁聯(lián)合循環(huán)水路直接冷卻形式:水路的基本形式及規(guī)格水路的基本形式及規(guī)格水路的基本形式及規(guī)格(4)斜銷中水路的冷卻形式:(5)滑塊中水路的冷卻形式(6)採用推套推出結(jié)構(gòu)時,小直徑型芯的冷卻回路水路的基本形式及規(guī)格(7)圓形制品的型腔採用入子結(jié)構(gòu)的冷卻回路:(8)在模穴中設(shè)置特殊隔板的冷卻回路:水路的基本形式及規(guī)格水路的基本形式及規(guī)格(9)在氣閥及推桿內(nèi)設(shè)置的冷卻回路:(10)對主流道部位採用噴水式冷卻回路:水路的基本形式及規(guī)格(11)溫控回路沿型芯表面排列的隔板式冷卻回路:(12)高熱傳材料插入型芯中的圖例水路的基本形式及規(guī)格(13)負(fù)壓水路(14)適用於箱形制品的冷卻回路:左圖為專利冷卻系統(tǒng)(Logivac)，流動是靠真空形成的，所以在鑲件接合處不會漏水.主要適用于細(xì)長型芯如生產(chǎn)筆筒的型芯。水路的基本形式及規(guī)格15)沿制品形狀設(shè)置的冷卻回路:16)適用於小直徑型芯的冷卻回路水路的基本形式及規(guī)格17)採用渦流式冷卻回路圖示18)採用徘徊式冷卻回路圖示水路的基本形式及規(guī)格19)採用渦流式冷卻回路圖示20)採用水桶式制品冷卻回路圖示水路的基本形式及規(guī)格21)公模一側(cè)的澆口部位強(qiáng)行冷卻回路圖示21)冷卻回路的綜合運(yùn)用形式圖示水路的基本形式及規(guī)格經(jīng)典案例分享共設(shè)計(jì)15條水路,公模側(cè)有6條水路,母模側(cè)有7條水路﹐滑塊有2條水路。進(jìn)出水方向冷卻水路設(shè)計(jì)(1)公模面溫度BottomTemperature冷卻分析結(jié)果\case1公模側(cè)溫度分布大部分較均勻﹐但圈示區(qū)域溫度較高﹐應(yīng)加強(qiáng)冷卻。TopTemperature母模面溫度冷卻分析結(jié)果\case1母模側(cè)溫度不均勻﹐澆口周圍溫度較高﹐溫度分布在51~71范圍內(nèi)。公母模面溫差分布不均勻﹐母模溫度較高,溫差范圍在-15~14deg.c。母模面與公模面溫差Temp.Difference冷卻分析結(jié)果\case1成品的體積收縮大部分約為4%,四周較厚區(qū)域體積收縮稍大。體積收縮百分比VolumetricShrinkage保壓分析結(jié)果\case1最大凹痕深度為0.021mm﹐分布在澆口附近﹐應(yīng)不會影響產(chǎn)品外觀。但大部分肋周圍凹痕深度在0.010mm左右﹐為可見凹痕。凹痕深度SinkMark保壓分析結(jié)果\case1Z方向收縮不均勻,變形方向如圖所示﹐最大變形為8.9mm,變形量較大。Z向變形ZDeflection翹曲分析結(jié)果\case18.9mm共設(shè)計(jì)21條水路,共增加6條水路﹐其中公模增加1條﹔母模增加3條﹔滑塊增加2條。目前公模側(cè)有7條水路,母模側(cè)有10條水路﹐滑塊有4條水路。進(jìn)出水方向冷卻水路設(shè)計(jì)(2)冷卻水進(jìn)出口溫度如圖所示﹐藍(lán)色表示進(jìn)水溫度為40deg.c,紅色表示進(jìn)水溫度為60deg.c.冷卻劑溫度CoolantTemp冷卻分析結(jié)果\case2公模面溫度BottomTemperature冷卻分析結(jié)果\case2公模側(cè)溫度分布與case1相似﹐且澆口附近溫度較case1高﹐有利于控制變形。TopTemperature母模面溫度冷卻分析結(jié)果\case2母模側(cè)溫度如圖﹐大部分區(qū)域溫度較均勻﹐澆口周圍溫度較高。公母模面溫差分布大部分較均勻﹐局部溫差較大。母模面與公模面溫差Temp.Difference冷卻分析結(jié)果\case2Z方向收縮不均勻,變形方向如圖所示﹐最大變形為1.9mm,變形量明顯減小。Z向變形ZDeflection翹曲分析結(jié)果\case21.9mm共設(shè)計(jì)6條水路,公母模側(cè)各有3條水路。進(jìn)出水方向冷卻水路設(shè)計(jì)(1)TopTemperature由于兩端采用低溫冷卻﹐母模側(cè)溫差較大。母模面溫度冷卻分析結(jié)果\case1公模面溫度BottomTemperature公模側(cè)溫度分布也不均勻。紅色表示溫度較高。冷卻分析結(jié)果\case1母模與公模面溫差分布不均勻。由于母模側(cè)溫度較低﹐導(dǎo)致母模與公模面溫差較大。母模面與公模面溫差Temp.Difference冷卻分析結(jié)果\case1Z方向收縮不均勻,變形方向如圖所示。右下圖為放大10倍后的變形﹐綠色線框?yàn)樽冃吻靶螤?。Z向變形ZDeflection1.0mm0.69mm0.61mm保壓分析結(jié)果\case1共設(shè)計(jì)12條水路,公模側(cè)3條水路,母模側(cè)9