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1、塑胶模具冷却系统管理塑模基础冷却系统塑模基础冷却系统冷却系统冷却系统概述概述 热塑性塑料和部分热固性塑料注塑而成的过程,是将温度较高的熔融塑料,通过高压注射过入温度较低的模具中,经过冷却因此从而得到所需要的成品,制品应保证:最好的尺寸稳定性,最小的变形,最高的强度和韧性,最完美的外观,而在成型过程中,由于制品形状复杂,壁厚不均,充模顺序不同等因素,使得注入模具形腔中的塑料固化时,不同的位置温度不一样,因此由于热交换而产生应力,这种应力会直接影响成品的尺寸精度与外观,如何控制模具温度?得到高质量的成品,因此冷却系统设计就成为模具设刘中的一个重要环节,模具冷却系统包,括:冷却水道,模具温度控制器及
2、加热组件等 设计冷却系统时,应从以下原则考虑:在保证模具材料有足够机械度的前提下,冷却水道应尽加难设置在靠近型腔(型芯)表面.在保证模具材料有中够机械度的前提下,冷却水道应安排的尽量紧密,冷却水道的直径应优先采用大于8mm,并且各个水道的直径应尽量相同,制品较厚的部位应特别加强冷却.冷却水道在模具中位置冷却水道在模具中位置 冷却水道位置取决于于成品的形状和不同的壁厚,原则上冷却水道应设置在塑料自模具热传导困难的地方,根据冷却系统的设计原则,冷却水道应围绕模具的成型的成品,且尽量排列均匀一致.(由于顶出装置的影响,公模水路与线母模水路的排列不能完金一致)模板冷却水道的设置模板冷却水道的设置 不少
3、小型模具的型腔是直接在模板上加工而成的,对这类模具可以直接在模板上设置冷却水道,在模板上设置冷却水道,同样应遵循冷却系统的设计原则,使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔,使成品在成型过程中冷却均匀,如果模具的冷却水道太长,在成型过程中,会使水温变化增大(入水口与出水口温度相差很大)针对此问题,为保证冷却效果,加采用两个或两个以上独立水路.相交水道通常采用以过盈配合方式插入镶件,使冷却液改变流向,如果模具中成品的部分是以镶件方式镶入模板,其冷却水路的分布最好采用围绕镶件的的方法.型芯冷却水道的设置型芯冷却水道的设置,对于一模多腔的模具,其型芯的冷却方式可分为串联冷却和并联冷却两种.串联冷却水
4、路具有流动有力的优点,但存在随着型芯数目增加,温度变化大的缺点.并联冷却水路随温度梯度变化不大,但流动不够有力,其结果会导致对不同型芯冷却效果不均匀,因此,两种冷却水路的排列方式仅适用型芯数目不多的模具 对于一模多腔模具,上述两种冷却方式最好能和建立两个以上独立回路的方法一起使用.许多模具中,一些形状特殊,尺寸较薄且偏长的型芯,在成型过程中需对其进行温度控制,众所周知,直径较小(通常水于6mm)且尺寸较长的芯子由于表面较小,使 得热传导非常困难,在成型过程中,因细长芯子散热不良,会引起制品在这一部位出现变形,缩孔等缺陷,因此必须采用特殊的冷却方式对细长芯子温度加以控制.对于这类型芯结构,通常在
5、设计时采用下列几种冷却方式,冷却水围绕型芯,采用热传导率较高的材料(如铍青铜)制造细长型芯.在型芯内部较粗的部分.(通常直径大于8mm)加入细铜棒,细铜棒的一端联接模板中的冷却水路.O型圈型圈 在模具结构中冷却水路通过模板与模板模板与型等等结合处会因结合存在配合间隙产生冷却液泄漏现象为避免这一现象的发生通常采用”O”型圈对结合种实行密封 在使用”O”型圈时模具结构应从以下原则考虑:保证模板与镶件(模板与模板)之间有足够的正压力冷却管与模具的连接冷却管与模具的连接 模具冷却水道的水嘴(出入水口)在模具中的正确位置模具安装在注射机上后其冷却水道的水嘴(进出口)有能正对道注射机的拉杆以免水管安装困难
6、 冷却水道的水嘴最好装在注射机的背后(即:注射机操作的另一例)以免影响操作 细模水路的水嘴不能靠的太近以免使的安装与固定水管困难水 路 分 布 原 則水 路 分 布 原 則水路設計的目的 水路設計的目的是使成品均勻冷卻并在較短時間內頂出成型。水路排布的好壞直接影響到產品的成型品質和生產周期(成本)。對品質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定性機械強度應力開裂和表面質量等均有影響。主要表現在表面光潔度殘余應力結晶度熱彎曲。對生產周期的影響一個成型周期主要由以下几部分構成。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時間占整個周期
7、的80%占整個周期的5%占整個周期的15%冷 卻 的 基 本 原 理冷 卻 的 基 本 原 理從塑料到模穴壁的熱傳導:冷卻系統的行為受從塑料中移走的熱量和轉移到模穴表面的溫度的影響。它會受到材料性質、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 230063 deg.C43 deg.C23 deg.C20 deg.C塑膠/金屬的界面水/金屬的界面冷卻液冷 卻 的 基 本 原 理冷 卻 的 基 本 原 理從模穴壁到水管壁的熱傳導:冷卻系統行為也受通過模具材料到達冷卻水管的熱傳導的影響。模具材料的性質包括熱傳導率、冷卻水管和塑料表面的距離和塑料熔體與冷卻
8、水管內部溫度之差也影響冷卻系統行為。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。因此最優化的水管放置應是均勻冷卻與快速冷卻的折中。冷 卻 的 基 本 原 理冷 卻 的 基 本 原 理從水管壁到冷卻介質的熱傳導:冷卻系統行為也受從模具材料到冷卻介質熱傳導的影響熱傳導受冷卻液流經模具材料時的紊亂程度、冷卻液進口溫度、冷卻液的性質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能力。在考慮冷卻介質時要確保成型廠有能力提供足夠多的冷卻液體
9、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。水路設計過程中應注意的几個問題 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域。公模仁母模仁熱量集中在這個區域熱(相對於未收縮區域的收縮區域 引起翹曲)熔化塑膠凝固塑膠水路設計過程中應注意的几個問題 靠近高熱量區遠離低熱量區。分模線高溫等溫線冷卻液區域 3區域 1區域 2冷卻液等溫線區域 2TM002P04T=50T=50水路設計過程中應注意的几個問題積熱區水路設計過程中應注意的几個問題所謂冷點肉厚較薄處滯流區及波前對接處。不要在此區域的上方加冷卻水路水路設計過程中應注意的几個問題圖示產品的凹陷區域有滯流。故不
10、能在此上方排冷卻水路。水路設計過程中應注意的几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。較精密的產品就控制在3度以內。水路設計過程中應注意的几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計時沒有排冷卻熱澆道的水路(其為倒裝模)。在公模側熱澆道的附近溫度較高(進水溫度設為50度)。最高溫度為90水路設計過程中應注意的几個問題設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 格 冷卻系統的基本形如下。我們最常用的有AF。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
11、式 及 規 格 串聯水路優點 統一的流動率 統一的熱交換n缺缺點-較高的壓降並聯水路 優點 用在入子的周圍最好 高體積低壓力n缺缺點 沒有統一的流動率 易於堵塞 水管規格及其與成品肉厚的關係:水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 確定冷卻水孔的直徑應注意的問題是,無論多大的模具,水孔的直徑不能大於14mm,否則冷卻液難以形成亂流狀況。一般水孔的直徑可根據制品的平均肉厚來確定。平均肉厚為2 mm時,水孔的直徑取810mm;平均肉厚為24mm時,水孔的直徑取1012mm;平均肉厚為46mm時,水孔的直徑取1014mm。水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 改善前改善后水 路 的 基 本 形 式
12、 及 規 格 水路的排布及冷卻形式(1)採用模板循環水路直接冷卻形式:水 路 的 基 本 形 式 及 規 格(2)採用模板循環水路直接冷卻形式:水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格(3)採用模板循環水路直接冷卻形式:水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格(4)採用模板循環水路直接冷卻形式:(5)滑塊中水路的冷卻形式(6)採用推套推出結構時,小直徑型芯的冷卻回路 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格(7)圓形制品的型腔採用入子結構的冷卻回路:(8)在模穴中設置特殊隔板的冷卻
13、回路:水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格(9)在氣閥及推桿內設置的冷卻回路:(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 格(11)在氣閥及推桿內設置的冷卻回路:(12)高熱傳材料插入型芯中的圖例水 路 的 基 本 形 式 及 規 格(13)高熱傳材料插入型芯中的圖例(14)適用於箱形制品的冷卻回路:水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 15)沿制品形狀設置的冷卻回路:16)適用於小直徑型芯的冷卻回路 水 路 的 基 本 形 式 及 規 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 格 19)採用渦流式冷卻回路圖示 20)採用渦流式冷卻回路圖示 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 21)公模一側的澆口部位強行冷卻回路圖示 21)冷卻回路的綜合運用形式圖示 水 路 的 基 本 形 式 及 規 格 HTTPHTTP：/ TEL:0769-85092880/ TEL:0769-85092880