非常经典的塑模模温冷却系统设计标准.doc
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文件编号
文件版本
A
文件名称
模具冷却系统设计标准
生效日期
2014-03-01
页码
第16页共16页
1模具温度对塑件的影响
1.1低的模具温度可降低塑件的成型收缩率。
1.2模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快可以减小塑件的翘曲变形。
1.3对于结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆等缺陷。
1.4随着结晶性聚合物结晶度提高,塑料的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的。
但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐力开裂性与塑件的内应力直接相关，因此提高模具温度和充填速度，减少补料时间是有利的。
1.5提高模具温度可以改善塑件的表面质量。
*不正常模具温度造成的各种缺陷如下表
2.水路设计的目的﹕
水路设计的目的是使成品均匀冷却﹐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质量和生产周期（成本）。
•对质量的影响﹕在成型时水路是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。
主要表现在﹕表面光洁度﹔残余应力﹔结晶度﹔热弯曲。
•对生产周期的影响﹕一个成型周期主要由以下几部分构成。
缩短冷却时间就是提高成型效率。
注射时间
保压时间
冷却时间
开模时间
相关时间
占整个周期的80%
占整个周期的5%
占整个周期的15%
3．注射模冷却系统设计的原则
设计冷却系统需要考虑模具的结构、塑件的尺寸和壁厚、镶件的位置、熔接痕的产生位置等，前期模具在设计冷却系统时理念粗放（如图），认为模具上有运水就行，设计得太多，后续模具维修困难。
随着对产品品质要求的提高和生产效率的认识，我们逐步认识到冷却系统的设计对模具的重要性，现在在模具设计时会通过以下原则进行冷却系统的设计：
3.1零件重量≥100g，胶位厚度t≥3，透明件或软胶料，就用¢10以上的水道；
3.2进出水设计要以近胶位处为1N，远离胶处为OUT为原则；
3.3冷却通道至型腔表面的距离相等，亦即冷却通道的排列与型腔的形状相吻合，一般冷却通道与型腔表面的距离大于10mm，运水离胶位距离要适中（1.2d---2d,尽量取1.5d）；保证冷却水道的最小边距（即水孔周边的最小钢位厚度），要求当水道长度小于150mm时，边间距大于3mm；当水道长度大于150mm时，边间距大于5mm。
3.4在模具结构允许的前提下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多且排布均匀；
3.5浇口处应加强冷却，由于浇口附近温度最高，通常可使冷却水先流经浇口附近，再流向浇口远端；
3.6每条水路的水流距离应尽可能相仿，不能相差太大；
3.7冷却通道要避免接近塑件熔接痕的生产位置，以免降低塑件的强度；
3.8对收缩大的产品，如PP、PE、PVC等，尽量沿制品收缩大的方向排布运水；
3.9注意危险：
运水的位置不允许正对接近应力集中点，例如运水不要接近或正对定位转角点；
3.10两相邻水道中心距以5d为原则（d为运水直径）；
3.11连接注塑机进出水路应该在模具反操作侧或地侧，避免在操作侧或天侧。
一模多腔产品较大时，产品的冷却系统应该独立，便于在生产中对单个产品进行调控；
3.12对冷却水道布置有困难的部位应采取其它冷却方式，如铍铜、铜管、冷却棒等；
3.13合理确定冷却水接头位置，避免影响模具安装、固定。
3.14水路图进出标示需打上（IN/OUT）。
3.15水嘴装入模具按要求不得高出模胚面（需低于模面1.0MM）所有标准水嘴不能切短。
如有其它要求除外。
3.16模具进、出水孔尽量设计在注塑机背面一侧，其次为正面及顶面，避免设于底面。
3.17加强热点的冷却﹔避开冷点所谓热点就是肉厚相对较厚且不能充分散热的区域。
母模仁
热量
集中在这个区域
热
（相对于未收缩区域的收缩区域
引起翘曲）
熔化塑料
凝固塑料
公模仁
3.18对于长型的零件，尽量采用横向的运水冷却方式，且间距控制在5-6（D）左右。
4．注射模冷却系统的计算
Q=M1[Cp（T1-T2）+L]
或中：
Q—单次成型周期从模具除去的总热量（卡）
M—单次成型周期注入型腔的塑料重量（kg）
T1—塑料的注射温度（C）
T2—模具的表面温度（C）
L—塑料的熔解潜热（卡/kg）
令Cp（T1-T2）+L=aa——塑料的总融量（KJ/kg）
Q=M.k（T3-T4）
式中:
M—通过模具的冷却水的质量（kg）
T3—出水温度
T4—进水温度
K—热传导系统，根据材料不同而不同
冷却水流量q=M/TT—成型周期时间
以q确定水管直径（保证水道中的水Ra=10000以上。
）
5注射模的冷却分析
由于实际塑件的形状往往十分复杂，因此借助于一些简化公式或经验公式来分析冷却系统的可行性存在着很大的局限性。
通过应用Moldflow软件可以在模具设计阶段有效且准确分析模温、水路配置效能以及冷却时间，从而优化冷却系统的布局，以达到使塑件快速、均衡冷却的目的，从而缩短注射成型的冷却时间，提高生产效率。
6.运水设计参考数值
6.1保持运水孔大小一致:
（小模）Φ6～Φ8；（中模）Φ8～Φ10；（大模）Φ10～Φ12。
6.2运水孔离料位距离均匀，最小不得小于：
（小模）15mm、（中模）20mm、（大模）25mm。
6.3各运水孔间距大约为孔径的5倍，与其它孔间壁厚不得小于5.0mm。
6.4用隔水片方式冷却，隔水片孔径为Φ10时运水孔取Φ6；隔水片孔径为Φ12时运水孔取Φ8；隔水片孔径为Φ16时运水孔取Φ10；隔水片孔径为Φ20时运水孔取Φ12；隔水片孔径间距为50～80mm时，同一组运水隔水片孔不超过6个。
6.5水井与制品的距离的要求：
水井与制品的间距在15mm-20mm之内.
6.6水路与制品的关系：
大中型模具的水路和产品面的间距要求在20mm-25mm之间
小型模具的水路和产品面的间距要求在10mm-15mm之间
6.7水路大小及水路间距：
大型模具水路要求尽可能的大，直径可以做到12-16mm，水路间距应该做到80mm左右，分布要均匀。
中型模具水路要求直径可以做到8-12mm，水路间距应该做到55mm左右，分布要均匀
小型模具水路直径可以做到6-8mm，水路间距应该做到35mm左右，分布要均匀
水井/隔水片要求：
在直孔不容易通到而需要冷却的位置，需做水井加以冷却，有位置允许的情况下水井尽可能大。
7“O”型密封圈的密封结构
常用“O”型密封圈结构如图8.2.3所示。
可参见第十五章15.5节。
图8.2.3
常用密封结构如图8.2.4所示。
常用装配技术要求参见列表：
密封圈规格
图8.2.4
此间距须≥1mm
密封圈
装配技术要求
ØD
Ød
ØD1
H
W
13.0
2.5
8.0
1.8
3.2
16.0
11.0
19.0
14.0
16.0
3.5
9.0
2.7
4.7
19.0
12.0
25.0
18.0
单位：
mm
8.冷却实例
（1）浅模腔冷却。
前模如图8.1所示，后模如图8.2所示。
电池盒镶件，采用水缸冷却
图8.1
为了使冷却水道的孔壁至型腔表面的距离应尽可能相等
此处有“死水”存在，应隔断
图8.2
采用“O”型密封圈密封
标注出水口入水口
（2）深模腔冷却。
如图8.3所示。
冷却水道采用“水缸”形式
图8.3
（3）较小的高、长型芯冷却。
图8.4采用斜向交叉冷却水道；8.5采用套管形式的冷却水道。
图8.4
图8.5
套管
（4）无法加工冷却水道的部位采用易导热材料传出热量。
如图8.6所示
图8.6
型芯用导热率较高的铍铜制作
由铍铜将热量传到冷却介质
由冷却介质将热量带出模外
（5）哈夫模冷却。
如图8.7所示。
哈夫块上开设冷却水道，模坯上开设出水、入水管道的避空槽。
模坯上的避空槽
图8.7
6）成型顶块冷却。
如图8.8所示。
在顶块的出水、入水管道的接口处开设避空槽，避空槽的大小应满足引水管在顶块顶出时的运动空间。
成型顶块
避空槽
图8.8
顶块顶出距离
9.水路设计特别注意！
！
关于模具运水的进出方向标准无论模具怎样被安装在注塑机上.模具的运水的进出接头都要位于模具的下方或背对着操作者的一方.其它方位的运水用构成回路水管连接.客户要求和特殊情况除外.
运水的进出位置一定要考虑是否会和码仔有干涉,造成在成形机上无法安装运水.
10模温冷却系统设计检查表
模温冷却系统设计检查表
1
冷却水道的孔径及间距（水道之间、水道与胶位之间）是否合理；▲
2
在制品的局部深腔位置、易变形位置、以及筋位多的位置是否冷却充分；▲
3
大的镶件、滑块、斜顶是否有冷却水；▲
4
热咀8～10（mm）处是否有独立冷却水道；▲
5
易变形的制品的不同区域的模温是否具有可调性；▲
6
水道与顶针、司筒、镶件、螺丝、斜导柱、斜顶边缘等的距离是否>5mm；▲
7
冷却水接头离吊环、码模压板、哥林柱（长形模具）的距离是否足够；
8
冷却水接头是否要沉入模胚或不高出底面板；
9
冷却水出口尽量避免天地方面；
10
水咀的形式（如螺纹规格、同水管的连接方式及连接水管的大小）是否符合客户的要求；
6.相关文件
无
7.相关记录
无
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