冷却水路设计原则与优化实例课件

一、冷却水路设计原则二、冷却水路样式三、冷却水路优化实例四、加热设备简介主要内容一、冷却水路设计原则主要内容1一、冷却水路设计原则注塑冷却水路设计目的

水路设计目的：水路设计目的是使产品均匀冷却，并在较短时间内顶出成型。水路排布的好坏直接影响到产品的成型品质和成产周期(成本)。对品质的影响：在成型时水路使用来控制模具温度的，而模具温度及其波动对制品的收缩率变形、尺寸稳定性、机械强度、应力开裂和表面质量等均有影响。主要表形在：表面光洁度、残余应力、結晶度、热弯曲。对生产周期的影响：一个成型周期主要分为以下部分。缩短冷却时间就是提高成型效率。注塑时间保压时间冷却时间开模时间相对时间占整个周期80%占整个周期5%占整个周期15%一、冷却水路设计原则注塑冷却水路设计目的水路设计目的：注塑时22.模具冷却系统：一、冷却水路设计原则模具温度调节器软管冷却水路2冷却回路

1泵收集歧管供给歧管静模动模供给歧管收集歧管2.模具冷却系统：一、冷却水路设计原则模具温度调节器软管冷33.冷却系统水孔径间距与型腔之间的关系H一般2.5d-3d注：1.圣度标准最小8mm。

2.无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则难以形成紊流(紊流状态热交换充分)。一、冷却水路设计原则层流、紊流(雷诺数Re>4000为稳定的紊流)：3.冷却系统水孔径间距与型腔之间的关系H一般2.5d-3d注4一、冷却水路设计原则4.冷却水路布置

1）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。2）圣度水路通道标准：两侧直通，单侧回路不可。注：1.水路长度不能太长:冷却液从水管进口到出口的温度变化应该在5°以内；较精密的产品应该控制在3°以内。2.大型模具水路较多应注明INOUT最好做分水器。ININOUTOUT分水器一、冷却水路设计原则4.冷却水路布置2）圣度水路通道标准：5二、冷却水路样式1.水井冷却a.喷泉前者模具加工加工简单后者可以实现水流方向变更模具加工加工简单可以实现水流方向变更多型芯喷泉并联并联水路特点优点：适用于入子周围冷却；低压下可达高流速。缺点：各分支流速不一、各分支冷却效果不一、易淤积堵塞。二、冷却水路样式1.水井冷却a.喷泉前者模具加工加工简单6二、冷却水路样式b.隔板串联水路特点优点：流速均匀；传热均匀。缺点：压降大。多隔板串联隔板高度依据产品轮廓设定二、冷却水路样式b.隔板串联水路特点多隔板串联隔板高度依据7二、冷却水路样式c.螺旋隔水片分割型全螺旋形分割型组件全螺旋形二、冷却水路样式c.螺旋隔水片分割型全螺旋形分割型全螺旋形8二、冷却水路样式热管工作原理高导热材料铍铜、铝棒、热管镶入型芯，并以导热剂填充间隙热管1截面热管2截面2.高导热材料嵌入冷却二、冷却水路样式热管工作原理高导热材料铍铜、铝棒、热管镶9二、冷却水路样式单螺旋式镶件冷却水道，适合于一些比较大的，中间无孔的圆形镶件。3.螺旋式镶件冷却水道双螺旋式镶件冷却水道，适合于一些比较大的，中间有孔的圆形镶件。二、冷却水路样式单螺旋式镶件冷却水道，适合于一些比较大的，中10二、冷却水路样式4.不同镶件的水路连接

适用于部品面积大、模仁厚度小、模仁不是整体的模具（布置水井麻烦）水路连接块水路连接块模板水路连接设计2模板水路连接设计1MISUMI模板水路连接标准件延长接头二、冷却水路样式4.不同镶件的水路连接水路连接块水路连接块11二、冷却水路样式5.斜顶冷却一体式斜顶冷却水路斜顶头冷却水路连接器设计图顶针板斜顶斜顶较大时，冷却水路是不可忽略的。没有冷却水路会延长注塑周期，或造成斜顶成型形象在脱模时变形。二、冷却水路样式5.斜顶冷却一体式斜顶冷却水路斜顶头冷却水12二、冷却水路样式6.滑块冷却长型芯滑块喷水管冷却不仅滑块上需要冷却水路，必要时滑块镶件上必须设置冷却水路二、冷却水路样式6.滑块冷却长型芯滑块喷水管冷却不仅滑块13二、冷却水路样式7.冷却回路的特殊样式1.普通水路和水井结合2.小型芯用斜孔水路3.大面积适用涡流式水路（推板）4.徘徊式水路5.环形水路6.多种水路样式的综合运用部品隔板喷水管环形二、冷却水路样式7.冷却回路的特殊样式1.普通水路和水井结合14三、冷却水路优化设计实例1.冷却与翘曲变形T=50℃T=50℃

A

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BT=50℃T=40℃三、冷却水路优化设计实例1.冷却与翘曲变形T=50℃T=5015三、冷却水路优化设计实例初始设计：15条水路，动模6条，静模7条，滑块2条。优化后设计：21条水路；动模增加1条，静模增加3条，滑块增加2条。2.冷却优化实例1三、冷却水路优化设计实例初始设计：15条水路，动模6条，静模16三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例1-----优化过程动模侧温度分布大部分均匀，但圈示区域温度较高，应加强冷却。静模侧温度不均匀，浇口周围温度较高，温度分布在51-71范围内。动静模温差分布不均匀，静模温度较高，温差在-15-14°。成品体积收缩大部分均匀约为4%,四周较厚区域体积收缩稍大。Z方向收缩不均勻,变形方向如图所示，最大变形为8.9mm，变形量较大。冷却水进口温度如图所示，蓝色表示进水温度为40°，红色表示进水温度为60°。动模侧温度分布与之前相似，但浇口附近温度较之前高，有利于控制变形。静模侧温度如图所示，大部分区域温度较均匀，浇口附近温度较高。动静模面温差分布均匀局部温差较大。Z方向收缩不均勻,变形方向如图所示，最大变形为1.9mm，变形量明显减小。8.9mm1.9mm三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例1-----优化过程动模17三、冷却水路优化设计实例初始设计：6条水路，动模3条，静模3条。优化后设计：12条水路；静模增加6条。3.冷却优化实例2三、冷却水路优化设计实例初始设计：6条水路，动模3条，静模318三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例2----优化过程静模侧温差大动模侧温度分布也不均匀动静模面温差分布不均匀。Z方向收缩不均勻,变形如图。右边为放大10倍的变形，绿色框为变形前形状。静模侧温度较之前均匀。动模侧温度分布还是不够均匀动静模面温差分布均匀。温差约10°。Z方向收缩较之前改善较大,变形如图。右边为放大10倍的变形，绿色框为变形前形状。0.59mm0.3mm1.0mm0.69mm0.61mm三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例2----优化过程静模侧19四、模具加热设备简介1.水温加热：模具温度要求80°以下适用；大部分塑胶原料（除高温料）要求模具成型温度为：20°~90°，如果部品表面光洁度要求较高，或模具结构导致成型困难时，必须使用水温机加热。水温机PA尼龙PVF适用温度-30~120°有加强纤维适用温度0~60°S-PVC注：1.根据冷却水温度选用软管；2.这些软管均为冷却水专用（不适用与油）；3.一般水温机设定70~80°，高于80度有安全隐患。四、模具加热设备简介1.水温加热：模具温度要求80°以下适用20四、模具加热设备简介2.油温加热：模具温度要求90~150°适用。PP、PC、尼龙（PA66、PA6、PA46）、POM等加玻纤GF后要求模具温度都可达到120°可用油温机控温；PET、PPS成型温度130~150°必须使用油温机控温。油温机高温金属软管，需配合下面专用高温接头使用注：高温模具水路，需要高温专用的接头、止水栓（喉塞）等配件。四、模具加热设备简介2.油温加热：模具温度要求90~150°21四、模具加热设备简介3.加热棒、热电偶：PET、PPS等结晶温度较高（130~150°），为保证模具快速升温和灵活控温必须使用加热棒、热电偶。热电偶热电偶加热棒加热棒加热棒、热电偶的使用设置温度检测温度四、模具加热设备简介3.加热棒、热电偶：PET、PPS等结晶22四、模具加热设备简介4.隔热板：防止模具热量过度散发以确保型腔温度恒定，从而保证成型产品品质稳定。尼龙、PBT、PET等结晶性树脂，模具型腔表面温度变化对部品的结晶度、尺寸、外观品质影响很大，需要安装隔热板。注：1.隔热板加工时要使用集尘器吸粉尘（含玻纤，会刺激皮肤致瘙痒；粘附到机械上会影响精度）；2.用钻头加工时易破裂，要小心加工（可定制加工）；3.不适合于螺纹加工、3维加工。四、模具加热设备简介4.隔热板：防止模具热量过度散发以确保型23四、模具加热设备简介5.加热设备综合应用温控箱油温机四、模具加热设备简介5.加热设备综合应用温控箱油温机24谢谢！谢谢！25一、冷却水路设计原则二、冷却水路样式三、冷却水路优化实例四、加热设备简介主要内容一、冷却水路设计原则主要内容26一、冷却水路设计原则注塑冷却水路设计目的

水路设计目的：水路设计目的是使产品均匀冷却，并在较短时间内顶出成型。水路排布的好坏直接影响到产品的成型品质和成产周期(成本)。对品质的影响：在成型时水路使用来控制模具温度的，而模具温度及其波动对制品的收缩率变形、尺寸稳定性、机械强度、应力开裂和表面质量等均有影响。主要表形在：表面光洁度、残余应力、結晶度、热弯曲。对生产周期的影响：一个成型周期主要分为以下部分。缩短冷却时间就是提高成型效率。注塑时间保压时间冷却时间开模时间相对时间占整个周期80%占整个周期5%占整个周期15%一、冷却水路设计原则注塑冷却水路设计目的水路设计目的：注塑时272.模具冷却系统：一、冷却水路设计原则模具温度调节器软管冷却水路2冷却回路

1泵收集歧管供给歧管静模动模供给歧管收集歧管2.模具冷却系统：一、冷却水路设计原则模具温度调节器软管冷283.冷却系统水孔径间距与型腔之间的关系H一般2.5d-3d注：1.圣度标准最小8mm。

2.无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则难以形成紊流(紊流状态热交换充分)。一、冷却水路设计原则层流、紊流(雷诺数Re>4000为稳定的紊流)：3.冷却系统水孔径间距与型腔之间的关系H一般2.5d-3d注29一、冷却水路设计原则4.冷却水路布置

1）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。2）圣度水路通道标准：两侧直通，单侧回路不可。注：1.水路长度不能太长:冷却液从水管进口到出口的温度变化应该在5°以内；较精密的产品应该控制在3°以内。2.大型模具水路较多应注明INOUT最好做分水器。ININOUTOUT分水器一、冷却水路设计原则4.冷却水路布置2）圣度水路通道标准：30二、冷却水路样式1.水井冷却a.喷泉前者模具加工加工简单后者可以实现水流方向变更模具加工加工简单可以实现水流方向变更多型芯喷泉并联并联水路特点优点：适用于入子周围冷却；低压下可达高流速。缺点：各分支流速不一、各分支冷却效果不一、易淤积堵塞。二、冷却水路样式1.水井冷却a.喷泉前者模具加工加工简单31二、冷却水路样式b.隔板串联水路特点优点：流速均匀；传热均匀。缺点：压降大。多隔板串联隔板高度依据产品轮廓设定二、冷却水路样式b.隔板串联水路特点多隔板串联隔板高度依据32二、冷却水路样式c.螺旋隔水片分割型全螺旋形分割型组件全螺旋形二、冷却水路样式c.螺旋隔水片分割型全螺旋形分割型全螺旋形33二、冷却水路样式热管工作原理高导热材料铍铜、铝棒、热管镶入型芯，并以导热剂填充间隙热管1截面热管2截面2.高导热材料嵌入冷却二、冷却水路样式热管工作原理高导热材料铍铜、铝棒、热管镶34二、冷却水路样式单螺旋式镶件冷却水道，适合于一些比较大的，中间无孔的圆形镶件。3.螺旋式镶件冷却水道双螺旋式镶件冷却水道，适合于一些比较大的，中间有孔的圆形镶件。二、冷却水路样式单螺旋式镶件冷却水道，适合于一些比较大的，中35二、冷却水路样式4.不同镶件的水路连接

适用于部品面积大、模仁厚度小、模仁不是整体的模具（布置水井麻烦）水路连接块水路连接块模板水路连接设计2模板水路连接设计1MISUMI模板水路连接标准件延长接头二、冷却水路样式4.不同镶件的水路连接水路连接块水路连接块36二、冷却水路样式5.斜顶冷却一体式斜顶冷却水路斜顶头冷却水路连接器设计图顶针板斜顶斜顶较大时，冷却水路是不可忽略的。没有冷却水路会延长注塑周期，或造成斜顶成型形象在脱模时变形。二、冷却水路样式5.斜顶冷却一体式斜顶冷却水路斜顶头冷却水37二、冷却水路样式6.滑块冷却长型芯滑块喷水管冷却不仅滑块上需要冷却水路，必要时滑块镶件上必须设置冷却水路二、冷却水路样式6.滑块冷却长型芯滑块喷水管冷却不仅滑块38二、冷却水路样式7.冷却回路的特殊样式1.普通水路和水井结合2.小型芯用斜孔水路3.大面积适用涡流式水路（推板）4.徘徊式水路5.环形水路6.多种水路样式的综合运用部品隔板喷水管环形二、冷却水路样式7.冷却回路的特殊样式1.普通水路和水井结合39三、冷却水路优化设计实例1.冷却与翘曲变形T=50℃T=50℃

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BT=50℃T=40℃三、冷却水路优化设计实例1.冷却与翘曲变形T=50℃T=5040三、冷却水路优化设计实例初始设计：15条水路，动模6条，静模7条，滑块2条。优化后设计：21条水路；动模增加1条，静模增加3条，滑块增加2条。2.冷却优化实例1三、冷却水路优化设计实例初始设计：15条水路，动模6条，静模41三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例1-----优化过程动模侧温度分布大部分均匀，但圈示区域温度较高，应加强冷却。静模侧温度不均匀，浇口周围温度较高，温度分布在51-71范围内。动静模温差分布不均匀，静模温度较高，温差在-15-14°。成品体积收缩大部分均匀约为4%,四周较厚区域体积收缩稍大。Z方向收缩不均勻,变形方向如图所示，最大变形为8.9mm，变形量较大。冷却水进口温度如图所示，蓝色表示进水温度为40°，红色表示进水温度为60°。动模侧温度分布与之前相似，但浇口附近温度较之前高，有利于控制变形。静模侧温度如图所示，大部分区域温度较均匀，浇口附近温度较高。动静模面温差分布均匀局部温差较大。Z方向收缩不均勻,变形方向如图所示，最大变形为1.9mm，变形量明显减小。8.9mm1.9mm三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例1-----优化过程动模42三、冷却水路优化设计实例初始设计：6条水路，动模3条，静模3条。优化后设计：12条水路；静模增加6条。3.冷却优化实例2三、冷却水路优化设计实例初始设计：6条水路，动模3条，静模343三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例2----优化过程静模侧温差大动模侧温度分布也不均匀动静模面温差分布不均匀。Z方向收缩不均勻,变形如图。右边为放大10倍的变形，绿色框为变形前形状。静模侧温度较之前均匀。动模侧温度分布还是不够均匀动静模面温差分布均匀。温差约10°。Z方向收缩较之前改善较大,变形如图。右边为放大10倍的变形，绿色框为变形前形状。0.59mm0.3mm1.0mm0.69mm0.61mm三、冷却水路优化设计实例冷却优化实例2----优化过程静模侧44四、模具加热设备简介1.水温加热：模具温度要求80°以下适用；大部分塑胶原料（除高温料）要求模具成型温度为：20°~90°，如果部品表面光洁度要求较高，或模具结构导致成型困难时，必须使用水温机加热。水温机PA尼龙PVF适用温度-30~120°有加强纤维适用温度0~60°S-PVC注：1.根据冷却水温度