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(提高生产力) 在模具冷却系统的设计中, 除了考虑成型品的形状, 模具结构
等因素外, 我们可以通过决定下列变量, 来达到这一目标:
(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;
(5)冷却孔道回路总长及冷媒的流动速度;
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:
(附注:
(1)当D=Ø6mm,N=PT1/8”;
(2)当D=Ø8mm,N=PT1/8”;
(3)当D=Ø10mm,N=PT1/4”;
(4) 当D=Ø12mm,N=PT3/8”;
(5)当H
冷却孔道位置设计(1)
要使模具有效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; 根据我们厂所做的经验要保证模具有效冷却, 其冷却孔道深度(d)和节距(P)与孔道直径(D)的关系如下:
d 深度为D 至3D
P 节距为3D 至5D
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)
冷却孔道设计形式(1)
冷却通道的布局, 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：
一：直通式
冷却孔道设计形式(2)
二：循环式
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.
特殊形式当水路受成品或模具机构限制时, 用此类形式.
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.
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之螺旋管路到模具的周边出口,(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心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3mm.
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)
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(提高生产力) 在模具冷却系统的设计中, 除了考虑成型品的形状, 模具结构
等因素外, 我们可以通过决定下列变量, 来达到这一目标:
(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;
(5)冷却孔道回路总长及冷媒的流动速度;
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:
(附注:
(1)当D=Ø6mm,N=PT1/8”;
(2)当D=Ø8mm,N=PT1/8”;
(3)当D=Ø10mm,N=PT1/4”;
(4) 当D=Ø12mm,N=PT3/8”;
(5)当H
冷却孔道位置设计(1)
要使模具有效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; 根据我们厂所做的经验要保证模具有效冷却, 其冷却孔道深度(d)和节距(P)与孔道直径(D)的关系如下:
d 深度为D 至3D
P 节距为3D 至5D
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)
冷却孔道设计形式(1)
冷却通道的布局, 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：
一：直通式
冷却孔道设计形式(2)
二：循环式
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.
特殊形式当水路受成品或模具机构限制时, 用此类形式.
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.
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之螺旋管路到模具的周边出口,(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心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3mm.
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)