塑胶模具冷却系统设计演示幻灯片
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注塑模具冷却水路设计PPT课件
2020/5/25
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冷却水道的数量x： • 设每条水道的长度为l=407mm, 则冷却水道的条数： • x=L/l=815.4/407条≈2
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• q v =GΔi/(60ρC(θ1-θ2)
=0.965×2.9/(60×1000×4.187×(2522)m3/min=0.005m3/min
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确定冷却水孔的直径d
所以：当q v =0.005m3/min时，
查表（P284）可知，为了使冷却水处于湍流状 态，取模具冷却水孔的直径d=8mm。
则注射周期：t=t注+t冷+t脱=（5+25.5+10）s=40.5s
由此得每小时注射次数：N=（3600/40.5）次=88次
• 单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量：
• G=Nm=88×0.01096766kg/h=0.965kg/h
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计算冷却水的体积流量 q v
• 设冷却水道入水口的水温为θ2=22°C,出水口的水温θ1=25°C， 根据公式1（p283）得：
• 浇注部分由于经常接触注射机喷嘴，而熔料首先从浇口注 入，所以浇口部位是模具上温度最高的部位，为了达到模 温均衡，冷却水道应首先通过浇口部位，冷却水道应从模 温高的区域向模温低的区域流动。
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• 冷却系统应防止漏水，因此当冷却水道必须通过模板接缝 部位时应设置良好的密封措施。
• 在循环的冷却水道中，其冷却介质的冷却路线应相等。 • 进出水口应设在不影响操作的方位 • 充分考虑地域差别，结合当地气候状况，设计出符合地域
模具设计-冷却水路 ppt课件
A
In
B
In
C
In
Out
Out Out
In
Out
冷却系统设计要点4
尺寸及排放位置
– 特殊特征 • 挡板 • 喷泉
在一个冷却管道内任何冷却液的方向改变会 增加紊乱度﹐因此在转弯后热传导的能力会增 加。挡板和喷泉都会增大紊乱度﹐是由于在流 动系统中固有转弯和它们的几何形状能够在受 限制区进行冷却﹐因此加强了冷却效果。
模具设计-冷却水路
冷却水路设计 对产品质量的影响
开始语
我们知道﹐几乎每一个注射成型模具中都有冷却水路系 统﹐而模具设计同仁几乎每天都涉及到冷却水路设计。但 冷却的重要性何在呢? 又该如何设计冷却水路呢?
冷却的重要性
冷却速率和均匀度会影响产品最后的成型。这些影响包括两个主要方 面﹕质量和成本。
产品质量
冷却水路设置要使冷却效果均匀
– 靠近热量较多处 – 远离热量较少处
冷却系统设计要点2
尺寸及排放位置
– 水管中心与模穴表面的距离 – 相邻水管的距离
冷却系统设计要点3
尺寸及排放位置
– 冷却水管的长度
增加一条冷却水管的长度会 增加热传导的面积。在这个原 则上图B会比图A好﹐然而长的 水路可能产生一些问题﹐例如 压力降增加﹐沿长度方向温度 升高过多。为了避免这些问题 和进口温度与出口温度之差大 于2C ﹐很长的水路应该分成 两条或更多短的水路﹐如图C所 示。
–结晶度: 半结晶材料成型过程中呈现的结晶度受熔体冷却的影响。产品冷却过程中结
晶度的不同会影响体积收缩﹐要保待所需要的尺寸公差是困难的。不同区域体积收缩的 显著变化通常是产品翘曲的一个原因。
–热弯曲: 如果模具的上表面和下表面的温度不同﹐一旦产品从模具中顶出﹐由于在上
冷却系统的设计教材(PPT 30页)
可在型腔相应部位镶嵌多孔粉末冶金件，或改变
识 浇口位置以改变料流末端的位置。另外，排气槽
最好开设在靠近嵌件或制品壁最薄处。
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
（四）排气与引气系统的设计 1.排气系统
相 大多数情况下可利用模具分型面或模具零件间 关 的配合间隙自然地排气 ，其间隙值通常为 理 0.01～0.03mm，以不产生溢料为限。 论
模具技术系
相 关 理 论 知 识
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
（三）模具冷却装置的设计
3、冷却装置实例
相
（1）直流式和直流循环式
关
理
论
知
识
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
学
1.能设计合理的冷却系统
习 目
2.能设计合理的排气系统
标
3.能绘制合理的冷却水道布置图
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
根据图示的塑件零件图以及已确定的总体结构方 案，设计本模具的冷却系统和排气系统，并绘制
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
（二）对模具温度控制系统设计的基本要求
相 1. 温度控制系统的功能：
关
使型腔、型芯保持在规定的范围之内，保持
识 浇口位置以改变料流末端的位置。另外，排气槽
最好开设在靠近嵌件或制品壁最薄处。
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
（四）排气与引气系统的设计 1.排气系统
相 大多数情况下可利用模具分型面或模具零件间 关 的配合间隙自然地排气 ，其间隙值通常为 理 0.01～0.03mm，以不产生溢料为限。 论
模具技术系
相 关 理 论 知 识
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
（三）模具冷却装置的设计
3、冷却装置实例
相
（1）直流式和直流循环式
关
理
论
知
识
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
学
1.能设计合理的冷却系统
习 目
2.能设计合理的排气系统
标
3.能绘制合理的冷却水道布置图
不要总是因为考虑长远的打算而忽略了随时可付出的努力！
项目一 塑料壳体注射模设计
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
根据图示的塑件零件图以及已确定的总体结构方 案，设计本模具的冷却系统和排气系统，并绘制
模块三：冷却及排气系统设计
模具技术系
（二）对模具温度控制系统设计的基本要求
相 1. 温度控制系统的功能：
关
使型腔、型芯保持在规定的范围之内，保持
塑胶模具专业冷却系统
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。
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塑胶模具专业冷却系统
冷卻分析結果\case2 冷卻劑溫度
Coolant Temp
冷卻水進出口溫度如圖 所示﹐藍色表示進水溫 度為40deg.c,紅色表示 進水溫度為60deg.c.
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塑胶模具专业冷却系统
冷卻分析結果\case2
公模面溫度
Bottom Temperature
塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
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塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
(3) 採用模板﹑模仁聯合循環水路直接冷卻形式:
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塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
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塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
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塑胶模具专业冷却系统
–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。
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塑胶模具专业冷却系统
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
翹曲分析結果\case1
Z向變形
Z Deflection
8.9 mm
Z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。
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塑胶模具专业冷却系统
冷卻分析結果\case2 冷卻劑溫度
Coolant Temp
冷卻水進出口溫度如圖 所示﹐藍色表示進水溫 度為40deg.c,紅色表示 進水溫度為60deg.c.
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塑胶模具专业冷却系统
冷卻分析結果\case2
公模面溫度
Bottom Temperature
塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
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塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
(3) 採用模板﹑模仁聯合循環水路直接冷卻形式:
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塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
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塑胶模具专业冷却系统
水路的基本形式及規格
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塑胶模具专业冷却系统
–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。
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塑胶模具专业冷却系统
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
翹曲分析結果\case1
Z向變形
Z Deflection
8.9 mm
Z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。
模具设计-冷却水路 ppt课件
热量在注射成型中的传递
热辐射
热对流
热量传递到模板 A
热量由塑料带入
热量从冷却水管传入或传出
冷却系统设计目标
冷却系统的设计经常受到模穴的几何形状、分模线、滑块和顶针的限 制﹐因此不能僵硬地给出理想分布的设计指南。
模具设计者的目标应该是设计一个冷却系统﹐它会: ➢ 均匀地冷却产品 ➢ 减少循环时间
冷却系统设计要点1
然而﹐X向仍然外张﹐Z向仍然上翘﹐可否将其再进一步减小﹐以取 得最佳产品质量? 我们考虑到﹐设变的冷却水路除了起到均匀冷却作用 外﹐还要起到矫正翘曲变形作用的。因此﹐我们可以通过改变成型条 件﹐特别是改变冷却水温来达到目的。不过﹐该改变哪一条水路的水 温才好呢?
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成型条件设变: Case4
保压曲线
两点进浇压力太大﹐而且塑 胶流动路径过长(如上图) ﹐因此 不采用。经过内部分析检讨﹐我 们决定采用四点进浇(如右两图)。 但哪一种四点进浇位置使产品的 翘曲变形较小呢? 还得使用MPI进 一步上进浇。我们采用相同的水路 设计﹐设定相同的冷却条件进行分析比较。
– 从模穴到冷却水管的热传导: 冷却系统行为也受从模具材料到冷却介质热传导的
影响﹐热传导受冷却液流经模具材料时的紊乱程度、冷却液进口温度、冷却液的性质及 冷却液的流速的影响。冷却液紊乱时混合作用的影响﹐从水管外壁到冷却液的热传导比 层流有效得多。过大的紊乱会浪费泵功率﹐而且没有获得更大的热传导能力。在考虑冷 却介质时﹐要确保成型厂有能力提供足够多的冷却液体积﹐在足够的压力下达到所需的 流速﹐并在一个温度和所需的速率下释放热。
–表面光洁度: 许多材料需要相对高的模具表面温度﹐在生产中以获得良好的表面光
洁度﹐如果某些区域与另一些区域的模穴温度不同﹐那么在成品表面就会看到不同的表
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冷却系统设计之构成及类型
冷却水路的基本形式
2020/4/13
直线式圆管
直线式方管
9
冷却系统设计之构成及类型
冷却水路的基本形式
2020/4/13
圆形弯管
方形弯管
10
冷却系统设计之构成及类型
冷却水路的基本形式
2020/4/13
挡板(Baffle)
喷泉(Bubbler)
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冷却系统设计之构成及类型
? 循环时间 : 通常，循环时间是产品的温度 降到能安全顶出的温度所花的时间。如果 充填和保压过程都是最佳化的，改善冷却 行为可以显著地减小冷却时间。因为冷却 时间通常包括80%的循环时间，所以减小冷 却时间会显著减小循环时间和生产成本。
and Packing
注射时间
保压时间
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冷却时间
? 结晶度： 半结晶材料成型过程中呈现的结晶度受熔体冷却的影响。产品
冷却过程中结晶度的不同会影响体积收缩，要保待所需要的尺寸公差是困 难的。不同区域体积收缩的显着变化通常是产品翘曲的一个原因。
? 热弯曲： 如果模具的上表面和下表面的温度不同，一旦产品从模具中顶
出，由于在上下表面之间不同的热收缩速率，产品会弯曲。
课程内容
? 冷却系统设计的重要性 ? 冷却系统的构成及类型 ? 冷却水路设计要点
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冷却系统设计的重要性
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2
冷却系统设计之重性
冷却的影响
? 产品品质 ?表面光洁度 ?残余应力 ?结晶度 ?热弯曲
? 生产成本 ?顶出温度 ?循环时间
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3
冷却系统设计之重要性
2020/4/13
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冷却水路设计要点
冷却水路设置要使冷却效果均匀
? 靠近热量较多处 ? 远离热量较少处
2020/4/13
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冷却水路设计要点
水路尺寸及排放位置
? 冷却水管的直径优先采用大于 8mm，各个水管的直径应尽量一致， 避免冷却液的流速不均产生压力损失。
? 无论多大的模具，水管的直径都不能大于 14mm，否则冷却水流难以 形成紊流状况。
冷却影响产品品质
? 表面光洁度： 许多材料需要相对高的模具表面温度，在生产中以获得良
好的表面光洁度，如果某些区域与另一些区域的模穴温度不同，那么在成 品表面就会看到不同的表面光泽。
? 残余应力： 残余应力是在充填或保压过程中剪切应力的结果。除了流动
导致应力外，由于产品表面温度不同，各个部分以不同的速率冷却时也会 产生残余应力。这些残余应力可能是产品在使用过程中过早损坏或者产品 翘曲和扭曲的原因。为了减小这些应力，就需要均匀的冷却。
开模时间
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冷却系统的构成及类型
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冷却系统设计之构成及类型
冷却系统的构成
温控器
集水器
2020/4/13
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冷却系统设计之构成及类型
冷却水路的类型
? 串联水路 优点 –流速均匀 –排热均匀 缺点 –压降高
? 并联水路
优点 –适用于入子四周 –低压下可达高流速 缺点 –各分支流速不一样 –各分支冷却效果不佳 –易产生污垢
冷却水路的基本形式
吸热管(Thermal Pin)
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冷却水路设计要点
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冷却水路设计要点
冷却系统设计目标
? 冷却系统的设计经常受到模穴的几何形状、分模线、滑块和顶针的 限制，因此不能僵硬地给出理想分布的设计指南。
? 模具设计者的目标应该是综合考虑各方面因素，设计一个良好的冷 却系统，它会： ? 均匀地冷却产品 ? 减少循环周期时间
2020/4/13
4
冷却系统设计之重要性
冷却影响生产成本
? 顶出温度：产品从模具中顶出的温度会受很多因素的影响。产品的强度必 须足够大，以抵抗由于体积收缩的变化和残余应力而产生的翘曲，和顶出 系统对产品施加的局部应力。顶出力受产品的几何形状、模具的表面光洁 度和在充填与保压过程中模穴的填充度的影响。
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冷却水路设计要点
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