模具冷却系统设计

冷却系统设计
一典型的冷却系统
模具本身可视为一种交换器，将热熔胶的热量藉由循环冷媒带离模具
冷却系统设计的作用
1.提高生产力.
2.保证一幅模具的有效利用在热塑性塑料射出成型的周期中,模具的冷却时间占整个周期的三分之二以上,(如图1).有效的冷却回路设计可减少冷却时间,因而增加总生产量;再者,均匀的冷却可降低因热传不均而产生的残余应力.
从而控制成品翘曲,以维持成形品尺寸的精准度和稳定性,进而改善产品的质量. (如图2).
图 (1) 模具冷却时间占全部周期的三分之二以上
图 (2) 适当且有效的冷却将增加成型品的质量和产量
模具冷却设计的目标1. 均衡冷却(改良产品质量)2.有效冷却(提高状,模具结构
量,来达到这一目标:
(5)冷却孔道回路总长及冷媒的流动速度;
生产力)在模具冷却系统的设计中,除了考虑成型品的形等因素外,我们可以通过决定下列变 (1)冷却孔道尺寸;
(2)冷却孔道位置;
(3)冷却孔道种类;
(4)冷却孔道配置和连接;
冷却孔道尺寸设计
我们厂最常用的冷却孔道直径有:Ø6mm, Ø8mm, Ø10mm, Ø12mm;具体设计尺寸如下图所示:
)当D=Ø12mm,N=PT3/8”;
冷却并提高模具的热传导效率,就应做好冷却通道的设计工作;根据我证模具有效冷却,其冷却孔道深度(d)和节距(P)与孔道直径(D)d 深度为D 至3D
P 节距为3D 至5D
附注: (孔道直径)
(孔道攻牙)
(快速接头孔)
(水管接头孔)
(1)当D=Ø6mm,N=PT1/8”;
(2)当D=Ø8mm,N=PT1/8”;
(3)当D=Ø10mm,N=PT1/4”;
(4(5)当H<=17mm 时,不做快接头孔.
冷却孔道位置设计(1)
要使模具有效们厂所做的经验要保的关系如下:
冷却孔道位置设计(2)
冷却孔道位置设计原则:
(一)冷却通道的设计和布置应与塑料制品的厚度相适应;塑料制品较厚的部位要着重冷却.
冷却通道的布置与塑料制品的厚度相适应.
冷却通道的布置与塑料制品较厚的部位着重冷却.
(二)冷却通道离模壁既不能太远也不能太近,以免影响冷却效果和模具的强度.如下图:(H值取11mm~13mm为最佳)
(三)冷却孔道离顶针,套筒,入子,斜销的距离(P)要在5mm 以上为最安全.如下图: (P 值最小为3mm)
局,应根据塑料制品形状及其需要冷却温度的要求而定.目前我们所接触的形式有：
(1)
冷却孔道设计形式冷却通道的布一：直通式
冷却孔道设计形式：循环式
(2)
二
冷却孔道设计形式(3)
三：隔板式当型腔某些区域离冷却孔道较远时我们常常采用隔板式设计;隔板式实际上是一条垂直钻过主要冷却管路的冷却孔道,利用一档板将冷却管路分为两各半圆管路.冷却液自主要的冷却管路流入档板的其中一边,在顶端转弯至档板另一边,然后再流回到主要的冷却管路
.
冷却孔道设计形式(4)
四：螺旋式
冷却孔道设计形式(5)
三:喷流式
当成品比较深时,在成品中件装置一个喷水管,冷却水从喷水管中喷出,分别流向周围冷却的成品壁.
喷流式除了以一个小的套管取代挡板以外,喷流式冷却法与隔板式相同.冷却亦先从冷却管路流至管的底部,然后冷却液从顶端喷出如同喷泉一般.喷出的冷却液顺着套管外侧留下,继续流回到冷却管路.细长工模心的最佳冷却方式是采用喷流式.而套管的内外直径必须调整至内外两截面的流动阻力相等,其条件如下：内直径/外直径
＝0.5. 喷流式管路通常直接旋入公模心即可使用,(如图C)直径小于 mm 的管件应于末端作斜边以增大出口的截面积,(如图D).喷流式不仅可用于公模心的冷却,而且亦用于无法钻孔或研磨的平面模板部分.
热管因隔板式及喷流式管路的流动面积较窄,会增加流动阻力.所以设计这些装置时必需注意尺寸的设计.隔板式及喷流式的流动与热传行为
皆可用CAE软件建文件及作冷却分析.
除了挡板式及喷流式,热管（销）为另一种选择.热管（销）内部充满流体的密闭圆柱体.此流体从模具吸热而蒸发,然后将热释放给冷却液而在凝结,(如图E).热管（销）的热传效率约为铜管的十倍.热管（销）与模具间的气泡需避免,或填充具高热传导性的密封剂,以确保良好的热传导性.假如公模心的直径或宽度很小（小于3mm）,则只有以空气冷却方式可行.在打开模具时,空气从外吹入公模心内或从内部经中心的洞流入公模心,(如图F).当然此方法无法保证可维持正确的模温.
细长公模心（小于5mm）的较佳冷却方式为利用高热传导性的材料,铍铜或铜,做嵌入物.(如图G).此嵌入物一端被压入公模心内,而底部（截面积越大越佳）延长至冷却孔道.
之螺旋管路到模具心3mm.
对大的公模心（大于或等于40mm ）,冷却液必需确定有输送至公模心内.可藉嵌入物使冷却液先从中心钻孔流道公模心顶端,
再从嵌入物与公模心间的周边出口,(如图H).此种设计会使公模心的强度显著地降低.
冷却圆柱体或圆形部分可使用双螺旋管路,(如图I).冷却液从一螺旋管路流到公模顶端再从另一螺旋管路流出.此案例因设计的因素,
公模心的壁厚至少需
维持紊流担负主要冷却任务的水路应维持紊流
冷却孔道的配置和连接在设计中,我们常利用O型环来连接
不同配件间的冷却孔道,其型号及设计标准如下:流道的冷却
浇口附近加强冷却
浇口附近加强冷却:塑料熔体在充填型腔过程中,一般在浇口附近温度较高;因而,应加强浇口附近的冷却,为此,冷却水应从浇口附近开始流向其它地方.（如下图）
入子及滑块的冷却滑块与入子的冷却:
滑块的冷却(图左)入子,滑块都会使该区域的热传导变（因为无论是滑块或是入子其接触面一定会有间隙,而间隙内的空气是热的不良导体,会使成型时的热量无法顺利的排出模具）.因此,在尺寸允许下,滑块与入子内部尽量要设计冷却系统. 入子的冷却(图右)。