塑料模具课程课件8冷却系统
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注塑模具的冷却和加热
a
（3）塑件局部厚处应加强冷却
（4）控制入水与出水的温度差
温差大，则温度不均 大型塑件的型腔较大，水道排列方向与其长度垂直
A 不合理
B 合理
（5）冷却水道要尽量避免接近熔接缝
（6）浇口处应加强冷却
浇口附近温度最高应加强冷却，通入冷水，在温度低 的外侧通热交换过的温水。
3．冷却的计算（估算）
（2）模具的大小和需要冷却的面积：确定冷却水孔数、孔径 （3）塑件熔接痕的位置：避开
型芯的冷却
间接冷却
冷却水嘴的安装
2．冷却水孔开设的原则
（1）冷却水孔的数量尽量多，尺寸尽量大
五个大水孔： 进水温59.830C，出水温60.50C 型腔表面温差60~60.050C 二个较小水孔： 进水 450C，出水61.50C 型腔表面温差53.33~600C
(2)目前应用最广泛的加热方式是 电加热
常用的有电热板、电热框、电热圈、电热棒。
按模具外形选择电加热方式。
电热棒及其安装
电热圈
方法一
式中：P总——模具加热所需功率（千瓦） M——模具质量（千克） Ｃ——模具材料比热（千卡／千克*度） T1——模具初始温度 T2——模具（热流道板）所需温度 ｔ——加热时间 η——加热器的效率（0.3~0.5） 3600——单位换算系数
型腔表面温度与水孔数量、直径及进水温度有关 要考虑各种孔（顶杆孔、型芯孔）、镶块、接缝等的影响 在满足结构设计的情况下开设冷水道。
（2）水孔到型腔表面距离相等 排列与型腔形状相仿
① 水孔中心不可离型腔表面太近→型腔表面温度不均 ② 内压力大时，正对水孔的型腔壁面压溃变形
根据型腔内压力确定所允许的水孔间距 水孔离型腔壁的距离可查手册 a>10mm，常用12~15mm、孔间距1.7~3d。
（3）塑件局部厚处应加强冷却
（4）控制入水与出水的温度差
温差大，则温度不均 大型塑件的型腔较大，水道排列方向与其长度垂直
A 不合理
B 合理
（5）冷却水道要尽量避免接近熔接缝
（6）浇口处应加强冷却
浇口附近温度最高应加强冷却，通入冷水，在温度低 的外侧通热交换过的温水。
3．冷却的计算（估算）
（2）模具的大小和需要冷却的面积：确定冷却水孔数、孔径 （3）塑件熔接痕的位置：避开
型芯的冷却
间接冷却
冷却水嘴的安装
2．冷却水孔开设的原则
（1）冷却水孔的数量尽量多，尺寸尽量大
五个大水孔： 进水温59.830C，出水温60.50C 型腔表面温差60~60.050C 二个较小水孔： 进水 450C，出水61.50C 型腔表面温差53.33~600C
(2)目前应用最广泛的加热方式是 电加热
常用的有电热板、电热框、电热圈、电热棒。
按模具外形选择电加热方式。
电热棒及其安装
电热圈
方法一
式中：P总——模具加热所需功率（千瓦） M——模具质量（千克） Ｃ——模具材料比热（千卡／千克*度） T1——模具初始温度 T2——模具（热流道板）所需温度 ｔ——加热时间 η——加热器的效率（0.3~0.5） 3600——单位换算系数
型腔表面温度与水孔数量、直径及进水温度有关 要考虑各种孔（顶杆孔、型芯孔）、镶块、接缝等的影响 在满足结构设计的情况下开设冷水道。
（2）水孔到型腔表面距离相等 排列与型腔形状相仿
① 水孔中心不可离型腔表面太近→型腔表面温度不均 ② 内压力大时，正对水孔的型腔壁面压溃变形
根据型腔内压力确定所允许的水孔间距 水孔离型腔壁的距离可查手册 a>10mm，常用12~15mm、孔间距1.7~3d。
注塑模具设计第8讲 实例3-2D-08 冷却系统的设计
1
九、冷却系统的设计
1. 冷却系统在定模视图中的绘制
注塑模具设计实例教程
根据冷却水道的设计原则，首先绘制冷却水道的中心线，然后借助【燕秀工具 箱】的【水路】功能绘制水路，注意设置“水路编号”。 冷却系统在定模视图中的有关尺寸和绘制结果如图3-1-44所示，绘图时要注意 按命令行中的提示进行操作。 2. 冷却系统在动模视图中的绘制 动模视图中的冷却水道可将定模视图中的冷却水道镜像得到，注意将“水路编 号”修改为“IN2、OUT2”，此处不另插图。 3. 冷却系统在正剖视图中的绘制 为了在正剖视图中更好的表达冷却系统，正剖视图中的导柱移出表达， 如图3-1-45所示。 根据冷却水道的设计原则，首先绘制冷却水道的中心线，注意正剖视图 中的冷却水道位置要与定、动模视图对应，然后借助【燕秀工具箱】的 【水路】功能绘制水路，如图3-1-46所示。 2
实例三 玩具面壳注塑模具2D设计
复习：型腔、型芯其他结构的设计
注塑模具设计实例教程
检查上次布置作业的完成情况
新课：
九、冷却系统的设计 冷却系统的冷却形式常用的有直通式、循环式、水井冷却等多种，本例采用循 环式。 设计冷却水道时，通常冷却水孔边到镶件边、斜推杆边、螺钉孔边、推杆边的 距离至少为4mm。 冷却水孔边不能与产品胶位太近，一般取10～15mm。冷却水道中心到型腔、型 芯边的距离不少于12mm，常取整数。 常用冷却水孔直径有Φ 6.0、Φ 8.0、Φ 10.0、Φ 16.0mm，具体选用可根据型腔 、型芯的大小来确定，本例选用Φ 8.0mm的冷却水孔。 注意：冷却水道的进出口尽量设计在非操作侧,尽可能避免设计在天侧和地侧。
九、冷却系统的设计
4. 冷却系统在侧剖视图中的绘制
注塑模具设计实例教程
冷却系统的设计教材
模块三：冷却及排气系统设计
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
关 均厚度来确定。
实 践 平均壁厚为2mm时，水孔直径可取8～10mm； 知 平均壁厚为2～4mm时，水孔直径可取10～12mm； 识 平均壁厚为4～6mm时，水孔直径可取10～14mm。
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
（一）冷却系统设计
本塑件壁厚均为1.5mm，
相 制品总体尺寸为
关
60×30×12，较小，确 定水孔直径为6mm。并
实 在型腔和型芯上均采用直
践 流循环式冷却装置。由于
知 动模、定模均为镶拼式，
识 受结构限制，冷却水路布
置如图所示。
模具技术系
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
模具技术系
（一）模具温度及其调节的重要性
1、模具温度对塑料制品质量的影响
相 关 模温过低 理 论 模温过高 知
塑料流动性差，塑件轮廓不清晰， 表面无光泽；热固性塑料则欠熟。
塑料易造成溢料粘模，塑件脱模困 难，变形大；热固性塑料则过熟。
识 模温不均 型芯型腔温差过大，塑件收缩不均、
内应力增大、塑件变形、尺寸不稳定。
工
作
任
务
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
（一）冷却系统设计
一般注射到模具内的塑料温度在200度左
相 右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度 关 在60度以下。
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
关 均厚度来确定。
实 践 平均壁厚为2mm时，水孔直径可取8～10mm； 知 平均壁厚为2～4mm时，水孔直径可取10～12mm； 识 平均壁厚为4～6mm时，水孔直径可取10～14mm。
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
（一）冷却系统设计
本塑件壁厚均为1.5mm，
相 制品总体尺寸为
关
60×30×12，较小，确 定水孔直径为6mm。并
实 在型腔和型芯上均采用直
践 流循环式冷却装置。由于
知 动模、定模均为镶拼式，
识 受结构限制，冷却水路布
置如图所示。
模具技术系
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
模具技术系
（一）模具温度及其调节的重要性
1、模具温度对塑料制品质量的影响
相 关 模温过低 理 论 模温过高 知
塑料流动性差，塑件轮廓不清晰， 表面无光泽；热固性塑料则欠熟。
塑料易造成溢料粘模，塑件脱模困 难，变形大；热固性塑料则过熟。
识 模温不均 型芯型腔温差过大，塑件收缩不均、
内应力增大、塑件变形、尺寸不稳定。
工
作
任
务
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
（一）冷却系统设计
一般注射到模具内的塑料温度在200度左
相 右，而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度 关 在60度以下。
塑胶模具冷却系统
• 8.6 水孔的设计形式
• 8.6 水孔的设计形式
• 8.6 水孔的设计形式
• 8.6 水孔的设计形式
• 8.6 水孔的设计形式源自• 8.6 水孔的基本格式
8.3 型芯冷却水道置 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. 1. 串联冷却水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. 2. 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.
8.5 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: 1. 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. 2. 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. 3. 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.
82模板冷却水道的设置不少小型模具的型腔是直接在模板上加工而成的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
八:
8.1 概述一
塑模冷卻系统设计
模具冷却系统包括:冷却水道,模具溫度控制器及加 热组件等: 冷却系统目的: (1) 防止塑件在脫模时发生变形. (2) 缩短成型周期. (3) 提高塑件质量,控制模溫. 冷却水道在模具中的位置: 冷却水道位置取决于成品的形狀的不同的壁厚,原则 上冷却水道设置在塑料自模具热傳导困难的地方,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,且尽量排列均勻一致.
模具冷却系统设计
家用电器模具冷却系统设计案例
散热器设计
家用电器模具的散热器 设计需考虑散热面积、 散热翅片间距和散热翅 片形状等因素，以提高 散热效率。
循环水道
家用电器模具的冷却系 统通常采用循环水道， 以确保冷却液能够持续 不断地流过模具表面， 带走热量。
控制系统
家用电器模具的控制系 统需具备温度控制、时 间控制和压力控制等功 能，以确保模具温度的 稳定和冷却液的循环。
05
模具冷却系统应用案例
汽车模具冷却系统设计案例
冷却水道设计
汽车模具冷却系统中的水道设计需根据模具的形状和大小进行定制， 以确保冷却液能够均匀地流过模具表面，提高冷却效果。
高效换热器
为了快速将热量从模具中带走，汽车模具冷却系统通常采用高效换 热器，如板式换热器或翅片式换热器。
控制系统
汽车模具冷却系统的控制系统需具备温度控制、流量控制和压力控制 等功能，以确保模具温度的稳定和冷却液的循环。
高生产效率。
降低能耗
选择高效的泵和风扇，以及合 适的冷却液，以降低系统能耗
。
03
模具冷却系统设计流程
确定设计目标
01
02
03
降低模具温度
通过冷却系统降低模具温 度，保证模具在连续工作 过程中温度稳定。
提高产品质量
通过控制模具温度，减少 产品成型过程中的收缩和 翘曲，提高产品尺铝等，以提高冷却效果。
加工性能
选择易于加工和制造的材料，如钢材、铝材等，以降低生产成本 和加工难度。
冷却水道加工工艺
铸造法
适用于大型模具的冷却水道加工，可以制作复杂形状的水道。
机械加工法
适用于小型模具的冷却水道加工，可以通过钻孔、铣削等机械加工 方式制作水道。
【培训教材】塑胶注塑模具基础知识讲座PPT
22
热流道
23
24
25
26
迭层模
迭层模是热流道的一种，它的生产效率有目共睹，但结构复 杂，价格昂贵，注塑机台也较特殊，所以让不少厂家望而步。 27
28
双色模具
基本原理: 双射成型主要以双射成型机两只料管配合两套模 具按 先后次序经两次成型制成双射产品.
工作步骤: 1.A原料经A料管射入1次成型模制成单射产品A. 2.经周期开模,产品A留于公模,成型机动模板旋 转至B合模. 3.B原料经B料管射入2次成型模制成双射成品, 开模顶出.
最高 280 300 300 320 280 340 300 280 280 280 440 290 290 280 235 280 320 280 220 270
最低 25 30 70 70 15 70 50 40 20 20 70 80 10 35 50 20 60 20 20 40
模具温度 （℃）
推荐
最高
50
80
80
110
85
110
80
110
60
80
95
120
75
100
60
85
40
95
40
70
140
175
100
120
15
30
60
80
70
105
50
80
80
110
50
70
40
8 70
60
80
常用塑料设定之料管温度(℃)
原料名称
射嘴
料管头
ABS
203~195
220~195
AS
205~240
190~235
热流道
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24
25
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迭层模
迭层模是热流道的一种，它的生产效率有目共睹，但结构复 杂，价格昂贵，注塑机台也较特殊，所以让不少厂家望而步。 27
28
双色模具
基本原理: 双射成型主要以双射成型机两只料管配合两套模 具按 先后次序经两次成型制成双射产品.
工作步骤: 1.A原料经A料管射入1次成型模制成单射产品A. 2.经周期开模,产品A留于公模,成型机动模板旋 转至B合模. 3.B原料经B料管射入2次成型模制成双射成品, 开模顶出.
最高 280 300 300 320 280 340 300 280 280 280 440 290 290 280 235 280 320 280 220 270
最低 25 30 70 70 15 70 50 40 20 20 70 80 10 35 50 20 60 20 20 40
模具温度 （℃）
推荐
最高
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常用塑料设定之料管温度(℃)
原料名称
射嘴
料管头
ABS
203~195
220~195
AS
205~240
190~235
模具冷却系统设计课件
设计合理的冷却管道，确保模具得到 均匀冷却。
温度控制系统设计
设计精确的温度控制系统，实现模具 温度的精确控制，提高锻件质量。
CHAPTER 04
模具冷却系统设计优化与改 进建议
提高冷却效率的优化措施
优化冷却管道设计
采用更细的冷却管道，增加管道 弯曲半径，减少冷却液流动的阻
力，提高冷却效率。
增加冷却液流量
解决方案
采用多路冷却系统，根据模具的结构 和热量分布情况，合理布置冷却管道 ，控制各部位冷却液流量，确保模具 温度均匀。
冷却时间过长问题及解决方案
冷却时间过长问题
模具冷却时间过长会延长生产周期，影响生产效率。
解决方案
优化模具材料和结构，提高模具的导热性能；采用高效冷却系统，提高冷却液 流速和流量，缩短冷却时间。
数据记录与分析软件
记录并分析模具温度数据，为优化模具设计和生产提供参考。
CHAPTER 03
模具冷却系统设计实例
注塑模具冷却系统设计实例
模具类型及结构
根据塑料制品的结构和生产要 求，选择合适的模具类型和结
构。
冷却水路设计
设计合理的冷却水路，保证模 具各部位均匀冷却，提高制品 质量和生产效率。
冷却时间计算
避免模具内部产生应力集 中现象，优化模具的形状 和结构，提高模具的耐久 性。
控制模具使用温度
通过采用高效的冷却系统 ，控制模具的使用温度， 避免模具因高温而失效， 提高模具的耐久性。
CHAPTER 05
模具冷却系统设计常见问题 及解决方案
冷却不均匀问题及解决方案
冷却不均匀问题
模具在生产过程中，由于各部位热量 产生不均匀，可能导致部分区域温度 过高，影响模具的成型质量和生产效 率。
温度控制系统设计
设计精确的温度控制系统，实现模具 温度的精确控制，提高锻件质量。
CHAPTER 04
模具冷却系统设计优化与改 进建议
提高冷却效率的优化措施
优化冷却管道设计
采用更细的冷却管道，增加管道 弯曲半径，减少冷却液流动的阻
力，提高冷却效率。
增加冷却液流量
解决方案
采用多路冷却系统，根据模具的结构 和热量分布情况，合理布置冷却管道 ，控制各部位冷却液流量，确保模具 温度均匀。
冷却时间过长问题及解决方案
冷却时间过长问题
模具冷却时间过长会延长生产周期，影响生产效率。
解决方案
优化模具材料和结构，提高模具的导热性能；采用高效冷却系统，提高冷却液 流速和流量，缩短冷却时间。
数据记录与分析软件
记录并分析模具温度数据，为优化模具设计和生产提供参考。
CHAPTER 03
模具冷却系统设计实例
注塑模具冷却系统设计实例
模具类型及结构
根据塑料制品的结构和生产要 求，选择合适的模具类型和结
构。
冷却水路设计
设计合理的冷却水路，保证模 具各部位均匀冷却，提高制品 质量和生产效率。
冷却时间计算
避免模具内部产生应力集 中现象，优化模具的形状 和结构，提高模具的耐久 性。
控制模具使用温度
通过采用高效的冷却系统 ，控制模具的使用温度， 避免模具因高温而失效， 提高模具的耐久性。
CHAPTER 05
模具冷却系统设计常见问题 及解决方案
冷却不均匀问题及解决方案
冷却不均匀问题
模具在生产过程中，由于各部位热量 产生不均匀，可能导致部分区域温度 过高，影响模具的成型质量和生产效 率。
注塑模具冷却水路设计PPT课件
2020/5/25
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14
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
2020/5/25
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15
• q v =GΔi/(60ρC(θ1-θ2)
=0.965×2.9/(60×1000×4.187×(2522)m3/min=0.005m3/min
2020/5/25
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12
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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11
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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7
• 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
注塑模具冷却水路设计PPT课件
2•2002244/5/5/1/1
•11
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。
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•12
冷却水道的导热总面积A（p284 公式2）
• A=GΔi/3600α(Δθ) = 0.965×2.9/{3600x0.64×[90-（22+25）
2•2002244/5/5/1/1
•1
2•2002244/5/51/1
•3
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•4
1 模具温度的控制的原则和方式
温度控制原则：
• 不同胶料要求不同温度
• 不同结构模具要求不同温 度
• 绝大部分热量需有循环的 热介质带出模外
2•2002244/5/5/1/1
•10
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：
• q v =GΔi/(60ρC(θ1-θ2)
=0.965×2.9/(60×1000×4.187×(2522)m3/min=0.005m3/min
/2]}m²=0.18265×10-4m² 计算模具所需冷却水管的总长度L （p284 公式4） • L=1000A/Qd
=1000×0.18265×104/(0.965×2.9×0.008)m=0.8154m=815.4mm
2•2002244/5/5/1/1
•13
• 模具温度应均衡，不应局 部过热或过冷
温度控制方式
• 一般通过调节传热介质的 温度，增设隔热板，加热 棒的方法来控制。传热介 质一般采用水，油等
注塑模具冷却水路设计ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
冷却水路也叫温度调节系统。
模具温度调节的重要性﹕模具温度对塑料制品的质量 和成型周期影响很大。 (1)﹑模具温度的波动对制品的收缩率﹑尺寸稳定 性﹑变形﹑应力开裂﹑表面质量等都有很大的影响。
冷却系统设计原则﹕ 1﹑快速冷却 2﹑冷却均匀 3﹑加工简单
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1)﹑在满足冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提 下﹐冷却回路数量应尽量多﹐冷却水路孔径要尽量大。
图a
冷却水路的排布方式应根据成品的形状﹐塑料特性 以及对模温的要求而定。
扁平﹐薄壁的成品宜采用并列式的排布。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
对于制品在空间收缩率不一定的﹐水路应沿着收缩 率大的方向排布。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
模具冷却装置的结构形式取决于制品的形状和尺 寸﹑模具的结构﹑浇口的位置﹑模仁与模板的大小 等。现举例如下﹕
1>﹑在成品比较小﹑模仁也比较小的情况下﹐水路 可以只经过模板就可以达到冷却效果。(直流式)
图b
图a的冷却速度比图b要快。 水孔直径一般取Φ6~Φ12MM。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
冷却水路也叫温度调节系统。
模具温度调节的重要性﹕模具温度对塑料制品的质量 和成型周期影响很大。 (1)﹑模具温度的波动对制品的收缩率﹑尺寸稳定 性﹑变形﹑应力开裂﹑表面质量等都有很大的影响。
冷却系统设计原则﹕ 1﹑快速冷却 2﹑冷却均匀 3﹑加工简单
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1)﹑在满足冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提 下﹐冷却回路数量应尽量多﹐冷却水路孔径要尽量大。
图a
冷却水路的排布方式应根据成品的形状﹐塑料特性 以及对模温的要求而定。
扁平﹐薄壁的成品宜采用并列式的排布。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
对于制品在空间收缩率不一定的﹐水路应沿着收缩 率大的方向排布。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
模具冷却装置的结构形式取决于制品的形状和尺 寸﹑模具的结构﹑浇口的位置﹑模仁与模板的大小 等。现举例如下﹕
1>﹑在成品比较小﹑模仁也比较小的情况下﹐水路 可以只经过模板就可以达到冷却效果。(直流式)
图b
图a的冷却速度比图b要快。 水孔直径一般取Φ6~Φ12MM。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
塑胶模具冷却系统设计PPT演示文稿
冷却系统设计之重要性
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。
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
2021/3/10
1
冷却系统设计的重要性
2021/3/10
2
冷却系统设计之重要性
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
2021/3/10
3
❖ 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
2021/3/10
冷却时间
2021/3/10
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。
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。
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冷却系统
主要内容
冷却目的及功用 冷却系统的简略计算 冷却系统的设计
典型的冷却系统 冷却设计原则
2020/9/22
主讲：王婷兰
第2张
冷却目的及功用
1. 均衡冷却(改良产品品质) Even Cooling (Improve Part Quality)
2. 有效冷却(提高生产力) Efficient Cooling (Increase Productivity)
2020/9/22
主讲：王婷兰
2020/9/22
主讲：王婷兰
第24张
湍流计算
圆管中湍流的雷诺数的计算式：
又：
也可由流量V，直接查表3.6-2，得温度10℃时保证雷诺数= 104以上的管道直径d
2020/9/22
主讲：王婷兰
第25张
冷却面积计算
进一步确定能保证冷却效率的冷却管道长度 和孔数：
2020/9/22
主讲：王婷兰
一般来说，下列因素影响冷却水的流动：
✓ 进水管和出水管的压差； ✓水道横截面积； ✓水道长度及其设计布局； ✓冷却介质的粘度：高比例防冻剂或其他添加剂。 ✓ 冷却管道的状况：污垢和污染会严重影响冷却效率。减少热导率， 减小横截面积。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第19张
冷却系统的简略计算
热平衡计算 ——冷却水每小时用量 湍流计算 ——管道直径 冷却面积计算——管长或孔数 理论上最短冷却时间
.
2020/9/22
主讲：王婷兰
第5张
均衡冷却
举例：
成型收缩率较大的结晶型塑料，不希望模 具温度波度大
提高模温能改善制品表面的粗糙度，使轮 廓清晰，熔合缝不显现。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第6张
有效冷却
注射成型周期时间 Injection Molding Cycle Time
2020/9/22
2020/9/22
主讲：王婷兰
第3张
均衡冷却
快速达到合适的模具温度和制品温度， 保证模具温度的稳定和分布的均匀性， 使批量生产的制品质量稳定。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第4张
均衡冷却
举例：
薄壳产品不像传统壁厚者一般可以承受较大 的因热传不均而产生的残余应力。 为了将 收缩弯翘控制在可以接受的程度，均衡的冷 却设计变得非常重要。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第11张
基本概念
温差：
三个△T：塑料由注射到顶出的△T，冷却介质进入模具和离开模具时的 △T，冷却时塑料与冷却介质间的△T。
✓塑料由注射到顶出的△T：已充分固化的原则中，受热变形温度，出模 温度，固熔点的影响。 ✓冷却介质进入模具和离开模具时的△T：冷却介质吸收能量，温度升高， 控制在5～6度内。 ✓塑料与冷却介质间的△T：△T越大，在一定时间内流走的能量就越多， 塑料会比温差小时冷却得快。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第12张
基本概念
热导率：
是材料将热量由热的地方向冷的地方传导的速率的度量。
✓塑料的热导率：热的不良导体。 ✓模具材料的热导率：钢材，铍铜合金，热导率高
2020/9/22
主讲：王婷兰
第13张
基本概念
2020/9/22
主讲：王婷兰
第14张
基本概念
冷却水的流动：
只有被加热的冷却水流走，并有新的冷却水流入，模具才会被冷却。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第9张
冷却系统的简略计算
1.基本概念 2.冷却系统的简略计算
2020/9/22
主讲：王婷兰
第10张
基本概念
热量：
从热物块传递给冷物块的能量
✓温差用△T表示，传递的能量的大小： 正比于：△T，热导率，热量流过的横截面积A， 而反比于流动距离L，
✓在模具中，热量由塑料流进模具，然后由模具流进冷却介质中，只有很少一 部分进入到空气和注塑机的压板中。
主讲：王婷兰
第21张
热平衡计算
Q ou m tw C w to utitn
2020/9/22
主讲：王婷兰
第22张
热平衡计算
由热平衡条件
可得：
冷却水每小时用量 ：
2020/9/22
主讲：王婷兰
第23张
湍流计算
保证冷却水在管道中处于湍流状态，可确定 相应的管径d。
由水的密度ρ=1000kg／m3和每小时用水量mw， 可换算得冷却水的体积流量：
2020/9/22
主讲：王婷兰
第17张
基本概念
冷却水的流动：
✓雷诺数 Reynolds Number
研究发现： 当Re>4000时，由水道
壁向冷却介质的热传递效 果可得到很大改善。
因此称： Re>4000 湍流，Re<4000 层流。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第18张
基本概念
冷却水的流动：
✓湍流和层流 ✓雷诺数
2020/9/22
主讲：王婷兰
第15张
基本概念
1.热量，温度和能量的基本知识 冷却水的流动：
✓湍流和层流
Turbulent and Laminar Flows
2020/9/22
主讲：王婷兰
第16张
基本概念
冷却水的流动：
✓雷诺数 Reynolds Number
不涉及理论来说，Re是水 道中液体速度，水道直径， 单位密度和单位粘度的冷 却介质对冷却效果的度量。
主讲：王婷兰
第7张
有效冷却
举例：
对冰箱蔬果盘之类的大零件而言，材料往往 占成本50%以上。 对小而薄的零件而言， 成形机费用可占成本的90% ，材料6% ，而 模具只占4%。 小而薄的产品较之厚者更能 从冷却的改善而获得效益。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第8张
有效冷却
缩短冷却时间途径
扩大模具与冷却水的温差 增大冷却介质的传热面积 让冷却水处于湍流状态
2020/9/22
主讲：王婷兰
第20张
热平衡计算
单位时间内熔体固化放出热量等于冷却水所 携走的热量
Qin imp
Qin为塑料熔体每小时冷却固化所放出的热量(kJ／h)； △i为每千克塑料熔体凝固时放出热焓量(kJ／kg)，由表
3.6-1查得； mp为每小时注射的塑料量(kg)
2020/9/22
第26张
冷却面积计算
2020/9/22
主讲：王婷兰
第27张
冷却面积计算
由下式求出管长，或孔数 ：
ndl
2020/9/22
主讲：王婷兰
第28张
冷却面积计算
[例] 注射成型ABS塑件，产量为30kg／h。 用22℃的常温水作冷却液，模具出口的水温 28℃，要求模具温度50℃。由结构设计获知 冷却水管长度是200mm。求冷却水管直径及 模具上应开设的水管孔数。
主要内容
冷却目的及功用 冷却系统的简略计算 冷却系统的设计
典型的冷却系统 冷却设计原则
2020/9/22
主讲：王婷兰
第2张
冷却目的及功用
1. 均衡冷却(改良产品品质) Even Cooling (Improve Part Quality)
2. 有效冷却(提高生产力) Efficient Cooling (Increase Productivity)
2020/9/22
主讲：王婷兰
2020/9/22
主讲：王婷兰
第24张
湍流计算
圆管中湍流的雷诺数的计算式：
又：
也可由流量V，直接查表3.6-2，得温度10℃时保证雷诺数= 104以上的管道直径d
2020/9/22
主讲：王婷兰
第25张
冷却面积计算
进一步确定能保证冷却效率的冷却管道长度 和孔数：
2020/9/22
主讲：王婷兰
一般来说，下列因素影响冷却水的流动：
✓ 进水管和出水管的压差； ✓水道横截面积； ✓水道长度及其设计布局； ✓冷却介质的粘度：高比例防冻剂或其他添加剂。 ✓ 冷却管道的状况：污垢和污染会严重影响冷却效率。减少热导率， 减小横截面积。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第19张
冷却系统的简略计算
热平衡计算 ——冷却水每小时用量 湍流计算 ——管道直径 冷却面积计算——管长或孔数 理论上最短冷却时间
.
2020/9/22
主讲：王婷兰
第5张
均衡冷却
举例：
成型收缩率较大的结晶型塑料，不希望模 具温度波度大
提高模温能改善制品表面的粗糙度，使轮 廓清晰，熔合缝不显现。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第6张
有效冷却
注射成型周期时间 Injection Molding Cycle Time
2020/9/22
2020/9/22
主讲：王婷兰
第3张
均衡冷却
快速达到合适的模具温度和制品温度， 保证模具温度的稳定和分布的均匀性， 使批量生产的制品质量稳定。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第4张
均衡冷却
举例：
薄壳产品不像传统壁厚者一般可以承受较大 的因热传不均而产生的残余应力。 为了将 收缩弯翘控制在可以接受的程度，均衡的冷 却设计变得非常重要。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第11张
基本概念
温差：
三个△T：塑料由注射到顶出的△T，冷却介质进入模具和离开模具时的 △T，冷却时塑料与冷却介质间的△T。
✓塑料由注射到顶出的△T：已充分固化的原则中，受热变形温度，出模 温度，固熔点的影响。 ✓冷却介质进入模具和离开模具时的△T：冷却介质吸收能量，温度升高， 控制在5～6度内。 ✓塑料与冷却介质间的△T：△T越大，在一定时间内流走的能量就越多， 塑料会比温差小时冷却得快。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第12张
基本概念
热导率：
是材料将热量由热的地方向冷的地方传导的速率的度量。
✓塑料的热导率：热的不良导体。 ✓模具材料的热导率：钢材，铍铜合金，热导率高
2020/9/22
主讲：王婷兰
第13张
基本概念
2020/9/22
主讲：王婷兰
第14张
基本概念
冷却水的流动：
只有被加热的冷却水流走，并有新的冷却水流入，模具才会被冷却。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第9张
冷却系统的简略计算
1.基本概念 2.冷却系统的简略计算
2020/9/22
主讲：王婷兰
第10张
基本概念
热量：
从热物块传递给冷物块的能量
✓温差用△T表示，传递的能量的大小： 正比于：△T，热导率，热量流过的横截面积A， 而反比于流动距离L，
✓在模具中，热量由塑料流进模具，然后由模具流进冷却介质中，只有很少一 部分进入到空气和注塑机的压板中。
主讲：王婷兰
第21张
热平衡计算
Q ou m tw C w to utitn
2020/9/22
主讲：王婷兰
第22张
热平衡计算
由热平衡条件
可得：
冷却水每小时用量 ：
2020/9/22
主讲：王婷兰
第23张
湍流计算
保证冷却水在管道中处于湍流状态，可确定 相应的管径d。
由水的密度ρ=1000kg／m3和每小时用水量mw， 可换算得冷却水的体积流量：
2020/9/22
主讲：王婷兰
第17张
基本概念
冷却水的流动：
✓雷诺数 Reynolds Number
研究发现： 当Re>4000时，由水道
壁向冷却介质的热传递效 果可得到很大改善。
因此称： Re>4000 湍流，Re<4000 层流。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第18张
基本概念
冷却水的流动：
✓湍流和层流 ✓雷诺数
2020/9/22
主讲：王婷兰
第15张
基本概念
1.热量，温度和能量的基本知识 冷却水的流动：
✓湍流和层流
Turbulent and Laminar Flows
2020/9/22
主讲：王婷兰
第16张
基本概念
冷却水的流动：
✓雷诺数 Reynolds Number
不涉及理论来说，Re是水 道中液体速度，水道直径， 单位密度和单位粘度的冷 却介质对冷却效果的度量。
主讲：王婷兰
第7张
有效冷却
举例：
对冰箱蔬果盘之类的大零件而言，材料往往 占成本50%以上。 对小而薄的零件而言， 成形机费用可占成本的90% ，材料6% ，而 模具只占4%。 小而薄的产品较之厚者更能 从冷却的改善而获得效益。
2020/9/22
主讲：王婷兰
第8张
有效冷却
缩短冷却时间途径
扩大模具与冷却水的温差 增大冷却介质的传热面积 让冷却水处于湍流状态
2020/9/22
主讲：王婷兰
第20张
热平衡计算
单位时间内熔体固化放出热量等于冷却水所 携走的热量
Qin imp
Qin为塑料熔体每小时冷却固化所放出的热量(kJ／h)； △i为每千克塑料熔体凝固时放出热焓量(kJ／kg)，由表
3.6-1查得； mp为每小时注射的塑料量(kg)
2020/9/22
第26张
冷却面积计算
2020/9/22
主讲：王婷兰
第27张
冷却面积计算
由下式求出管长，或孔数 ：
ndl
2020/9/22
主讲：王婷兰
第28张
冷却面积计算
[例] 注射成型ABS塑件，产量为30kg／h。 用22℃的常温水作冷却液，模具出口的水温 28℃，要求模具温度50℃。由结构设计获知 冷却水管长度是200mm。求冷却水管直径及 模具上应开设的水管孔数。