冷却系统PPT课件

1、序 設計者應知道成型周期相當大的部分有時可占到成型周期的80%要用于冷卻。因而對于生 產率要求較高的模具將這種“損失“時間控制到最小是絕對必要的。而用于冷卻的工具就是 水路。所以水路的排布在整個模具設計過程中占有非常重要的地位。 在這一部分我主要講述了水路排布的原則水路的基本形式和水路規格。在水路排布原則 一章主要從以下几部分來闡述1.水路設計的目的2.冷卻的基本原理3.水路設計過程中應 注意的几個問題在水路形式及規格一章中主要列舉了實際設計中用到的冷卻水路的基本 形式。在最后將以往分析的兩個經典案例進行綜合講解以加深對前述內容的理解和記憶。 水路設計的目的 水路設計的目的是使成品均勻冷卻并在

2、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 占整個周期的80%占整個周期的5%占整個周期的15% MFC 02 塑 膠 中 的 熱 量 來 自 於 冷 卻 水 路 的 交 換 熱 輻 射 散 熱 對 流 散 熱 A 散 失 到 模 板 的 熱 量 從塑料到模穴

3、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 2300 63 deg. C 43 deg. C 23 deg. C 20 deg. C 塑膠/金屬的界面 水 /金屬的界面 冷卻液 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

4、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。 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

5、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 2 TM002P04 T=50 T=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 圈示產品的凹陷區域有滯流區。固不能在此上方 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

6、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 冷卻系統的基本形式如下。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 水路的基本形式及規格 串聯水路 n優優點 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

7、n優優點 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2mm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

8、模仁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) 採用模板模仁聯合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)斜銷中水路的冷卻形式: (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) 溫控回路沿型芯表面排列的隔板式

9、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) 负压水路 (14) 適用於箱形制品的冷卻回路: 左图为专利冷却系统(Logivac)，流动是靠真 空形成的，所以在镶件接合处不会漏水.主要 适用于细长型芯如生产笔筒的型芯。 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) 採用水桶式制品冷卻回路圖示 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)

10、冷卻回路的綜合運用形式圖示 水路的基本形式及規格 經典案例分享 共設計15條水路,公模側有6條水路,母模側有7條水路滑塊有2條水路。 進出水方向 冷卻水路設計(1) 公模面溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 1 公模側溫度分布大部分較均勻但 圈示區域溫度較高應加強冷卻。 母模面溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 1 母模側溫度不均勻澆口周圍溫度 較高溫度分布在5171范圍內。 公母模面溫差分布不均勻母模溫 度較高,溫差范圍在-1514deg.c。 母模面與公模面溫差 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 1 成品的體積收縮大部分約為4%, 四 周較厚區域體積收縮稍大。 體

11、積收縮百分比 保 壓 分 析 結 果 c a s e 1 最大凹痕深度為0.021mm分布在澆 口附近應不會影響產品外觀。但 大部分肋周圍凹痕深度在0.010mm左 右為可見凹痕。 凹痕深度 保 壓 分 析 結 果 c a s e 1 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。 Z向變形 翹 曲 分 析 結 果 c a s e 1 8.9 mm 共設計21條水路,共增加6條水路其中公模增加1條母模增加3條滑塊增加2條。目前公模側有7條 水路,母模側有10條水路滑塊有4條水路。 進出水方向 冷卻水路設計(2) 冷卻水進出口溫度如圖所示 藍色表示進水溫度為40deg.

12、c,紅 色表示進水溫度為60deg.c. 冷卻劑溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 公模面溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 公模側溫度分布與case1相似且 澆口附近溫度較case1高有利于 控制變形。 母模面溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 母模側溫度如圖大部分區域溫度 較均勻澆口周圍溫度較高。 公母模面溫差分布大部分較 均勻局部溫差較大。 母模面與公模面溫差 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 Z方向收縮不均勻,變形方向 如圖所示最大變形為1.9mm, 變形量明顯減小。 Z向變形 翹 曲 分 析 結 果 c a s e 2 1.9 mm

13、 共設計6條水路,公母模側各有3條水路。 進出水方向 冷卻水路設計(1) 由于兩端采用低溫冷卻母模側溫 差較大。 母模面溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 1 公模面溫度 公模側溫度分布也不均勻。紅色 表示溫度較高。 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 1 母模與公模面溫差分布不均勻。由于 母模側溫度較低導致母模與公模面 溫差較大。 母模面與公模面溫差 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 1 Z方向收縮不均勻,變形方向如圖所 示。右下圖為放大10倍后的變形 綠色線框為變形前形狀。 Z向變形 1.0mm 0.69mm 0.61mm 保 壓 分 析 結 果 c a s e 1 共

14、設計12條水路,公模側3條水路,母模側9條水路。 進出水方向 冷卻水路設計(2) 母模側溫度分布如圖與方案一相 比更均勻。 母模面溫度 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 公模面溫度 公模側溫度分布不均勻。紅色表 示溫度較高。 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 母模與公模面溫差分布較均勻溫差 基本在10度以內。 母模面與公模面溫差 冷 卻 分 析 結 果 c a s e 2 Z方向收縮有較大改善。右下圖為 放大10倍后的變形綠色線框為變 形前形狀。 Z向變形 0.59mm 0.3mm 翹 曲 分 析 結 果 c a s e 2 水路設計過程中應注意的几個問題 圈示產品的凹陷區域有滯流區。固不能在此上方 排冷卻水路。 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 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 共設