注塑模具冷却系统设计原则与Moldflow.ppt

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2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/911注射模具冷却系统注射模具冷却系统注射模具冷却系统注射模具冷却系统设计设计设计设计原则与原则与原则与原则与MoldflowMoldflow2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/922课程内容课程内容冷却系统设计的重要性冷却系统设计的重要性冷却系统设计的重要性冷却系统设计的重要性冷却系统的构成及类型冷却系统的构成及类型冷却系统的构成及类型冷却系统的构成及类型冷却理论分析冷却理论分析冷却理论分析冷却理论分析冷却水路设计要点冷却水路设计要点冷却水路设计要点冷却水路设计要点结合结合结合结合MoldflowMoldflow分析的设计案例分析的设计案例分析的设计案例分析的设计案例2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen冷却系统设计的重要性2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/944冷却的影响v产品品质产品品质表面光洁度表面光洁度残余应力残余应力结晶度结晶度热弯曲热弯曲v生产成本生产成本顶出温度顶出温度循环时间循环时间冷却系统设计的重要性2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/955冷却影响产品品质vv表表面面光光洁洁度度：

许许多多材材料料需需要要相相对对高高的的模模具具表表面面温温度度，在在生生产产中中以以获获得得良良好好的的表表面面光光洁洁度度，如如果果某某些些区区域域与与另另一一些些区区域域的的模模穴穴温温度度不不同同，那那么么在在成成品表面就会看到不同的表面光泽。

品表面就会看到不同的表面光泽。

vv残残余余应应力力：

残残余余应应力力是是在在充充填填或或保保压压过过程程中中剪剪切切应应力力的的结结果果。

除除了了流流动动导导致致应应力力外外，由由于于产产品品表表面面温温度度不不同同，各各个个部部分分以以不不同同的的速速率率冷冷却却时时也也会会产产生生残残余余应应力力。

这这些些残残余余应应力力可可能能是是产产品品在在使使用用过过程程中中过过早早损损坏坏或或者者产产品品翘曲和扭曲的原因。

为了减小这些应力，就需要均匀的冷却。

翘曲和扭曲的原因。

为了减小这些应力，就需要均匀的冷却。

vv结结晶晶度度：

半半结结晶晶材材料料成成型型过过程程中中呈呈现现的的结结晶晶度度受受熔熔体体冷冷却却的的影影响响。

产产品品冷冷却却过过程程中中结结晶晶度度的的不不同同会会影影响响体体积积收收缩缩，要要保保待待所所需需要要的的尺尺寸寸公公差差是是困困难的。

不同区域体积收缩的显着变化通常是产品翘曲的一个原因。

难的。

不同区域体积收缩的显着变化通常是产品翘曲的一个原因。

vv热热弯弯曲曲：

如如果果模模具具的的上上表表面面和和下下表表面面的的温温度度不不同同，一一旦旦产产品品从从模模具具中中顶顶出，由于在上下表面之间不同的热收缩速率，产品会弯曲。

出，由于在上下表面之间不同的热收缩速率，产品会弯曲。

冷却系统设计的重要性2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/966冷却影响生产成本vv顶顶出出温温度度：

产产品品从从模模具具中中顶顶出出的的温温度度会会受受很很多多因因素素的的影影响响。

产产品品的的强强度度必必须须足足够够大大，以以抵抵抗抗由由于于体体积积收收缩缩的的变变化化和和残残余余应应力力而而产产生生的的翘翘曲曲，和和顶顶出出系系统统对对产产品品施施加加的的局局部部应应力力。

顶顶出出力力受受产产品品的的几几何何形形状状、模模具具的的表表面面光光洁度和在充填与保压过程中模穴的填充度的影响。

洁度和在充填与保压过程中模穴的填充度的影响。

注射时间保压时间冷却时间开模时间v循环时间:

通常，循环时间是产品的温度降到能安全顶出的温度所花的时间。

如果充填和保压过程都是优化的，改善冷却行为可以显着地减小冷却时间。

因为冷却时间通常包括80%的循环时间，所以减小冷却时间会显着减小循环时间和生产成本。

andPacking冷却系统设计的重要性2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/988冷却系统的构成冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/999冷却水路的类型v串联水路串联水路优点优点流速均匀流速均匀排热均匀排热均匀缺点缺点压降高压降高v并联水路优点适用于入子四周低压下可达高流速缺点各分支流速不一样各分支冷却效果不佳易产生污垢冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91010冷却水路的基本形式直线式圆管直线式方管冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91111冷却水路的基本形式圆形弯管方形弯管冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91212冷却水路的基本形式挡板（Baffle）喷泉（Bubbler）冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91313冷却水路的基本形式吸热管（ThermalPin）冷却系统的构成及类型2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91515热量在注射成型中的传递热量由熔融塑料带入热量由熔融塑料带入热量从冷却水路传入或传出热量从冷却水路传入或传出辐射散热辐射散热对流散热对流散热热量散失到模板上热量散失到模板上冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91616从塑料到模穴壁的热传导v影响冷却系统性能的参数影响冷却系统性能的参数模具材料热特性模具材料热特性比热比热导热性导热性料温和模温之间的温度梯度料温和模温之间的温度梯度塑料和模穴壁之间接触的质量塑料和模穴壁之间接触的质量确信良好的接触确信良好的接触冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91717从模穴壁到水管壁的热传导v影响冷却系统性能的参数影响冷却系统性能的参数模具材料热特性模具材料热特性比热比热导热性导热性冷却水管和塑料表面的距离冷却水管和塑料表面的距离均匀冷却与快速冷却的折中均匀冷却与快速冷却的折中料温和水温之间的温度梯度料温和水温之间的温度梯度冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91818从水管壁到冷却介质的热传导v影响冷却系统性能的参数影响冷却系统性能的参数冷却液紊乱程度冷却液紊乱程度确信达到紊流状态，但亦不宜过大确信达到紊流状态，但亦不宜过大冷却液进口温度冷却液进口温度冷却液的性质冷却液的性质冷却液的流速冷却液的流速冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/91919典型模具材料的热特性冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/92020冷却液流动与雷诺数v雷诺数定义：

雷诺数定义：

雷诺数雷诺数雷诺数雷诺数（Re）（Re）流动类型流动类型流动类型流动类型10,000Re10,000Re紊流紊流2,300Re10,0002,300Re10,000瞬变流瞬变流100Re2,300100Re2,300层流层流Re100Re100停滞流停滞流这里，为冷却液密度，U为冷却液平均流速，d为冷却水管直径，为冷却液动态粘度。

冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/92121冷却液流动率与热交换层流的温度梯度雷诺数230063C43C23C20C塑料塑料金属界面冷却液金属界面冷却液温度梯度冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/92222冷却液流动率与热量流动率冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/92323散热能力紊流紊流紊流紊流实际散热实际散热实际散热实际散热流动率流动率流动率流动率热交换热交换热交换热交换热容热容热容热容传导传导传导传导对流对流对流对流交换交换交换交换层流层流层流层流冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/92424冷却时间的方程式v冷却时间：

冷却时间：

理论上，冷却时间与最大产品厚度的平方或最大流道直径的幂的理论上，冷却时间与最大产品厚度的平方或最大流道直径的幂的1.61.6次成正比，也就是次成正比，也就是这里熔融塑料的热扩散系数这里熔融塑料的热扩散系数（thermaldiffusivity）（thermaldiffusivity）定义为：

定义为：

或冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTaiDaoComputerCo.,Ltd./ArthurChen2022/11/92022/11/92525冷却时间与模温v增加模温，冷却时间延长增加模温，冷却时间延长厚2mm、长200mm的产品，以推荐的料温及1秒时间注射冷却理论分析2002CradleTechnologyGroupTai