定义:冷却系统是指模具中开设的水道系统,它与外界水源连通,根据需要在模具中组成ㄧ个或多个水回路.
作用:水道中通入冷却液,并使其不断的循环流动,从而将模具里多余热量带到模具之外.
手机塑件都要求很高质量﹐虽然成品小但都要排布模仁循环水路以良好控制模温﹐提高成品质量。注塑成型的过程,是将温度较高的融熔塑料,通过高压注射进入温度较低的模具中,经过冷却固化,从而得到所需要的制品.成型周期是成型中一个重要的环节,然而成型周期中50%~~60%的时间用来对制品的冷却.模具温度是否合理直接关系到成型塑件的尺寸精度,外观与内在质量,以及塑件的成产效率.模具温度过高,成型收缩大,脱模后塑件变形率大,而且还容易造成溢料和粘模.模具温度过低,则熔体流动性差,塑件轮廓不清楚,表面会产生明显的银丝或流纹等缺陷.当模具温度不均匀时,入子和模仁温度差过大,塑件收缩不均匀,导致塑件翘曲变形,会影响塑件的形状和尺寸精度.因此冷却系统是模具设计中一项重要的工作.冷却方式有:水冷﹑冷冻水﹑油冷一般常用水冷,这是由于水的热容量大,传热系数大,成本低.2.4.1冷却水路的形式
冷却水路的形式主要有:直通水路(图A)和U形水路两种(图B)
2.4.2冷却系统的设计原则
2.4.2.1尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等
当塑件肉厚均匀时,各冷却水孔至型腔表壁的距离最好一致.以使塑件冷却均匀(如图C所示).若塑件肉厚不均匀,较厚处热量较多,则可采取水道较靠近肉厚型腔的办法来达到冷却均匀(如图D所示).2.4.2.2尽量保证塑件收缩均匀,维持模具的热平衡.
2.4.2.3冷却水孔的数量越多,孔径越大,则对塑件的冷却效果越均好.
如图所示,图E开设5个大水孔比图F开设2个小水孔冷却效果要好.根据经验,一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的1-2倍,冷却水孔中心距约为水孔直径的3-5倍,水孔直径一般为8-12mm.2.4.2.4浇口处应加强冷却.
一般在注射成型时,浇口附近温度最高,距浇口越远温度越低,因此要加强浇口处的冷却.即冷却水从浇口附近流入,图G侧浇口的循环冷却水路,图H为多浇口的循环冷却水路.2.4.2.5应将低进水与出水的温差.
如果进水与出水温差过大,将使模具的温度分部不均匀.尤其对流程很长的大型塑件,料温越流越低,对于矩形模具,通常沿模具宽度方向开设水孔,使进水与出水温差相差不大于5℃,降低进水与出水的温差2.4.2.2.4.2.6合理选择冷却水道的形式.
例如:收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水孔,下图为四方形塑件中心浇口的情况,收缩沿放射线和与放射线垂直的方向进行,所以应将冷却水从中心引入,向外侧进行螺旋式热交换,最后流出模外.2.4.2.7当水路通过两个镶件时要设置“O”形环
2.4.2.8冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构(如推杆孔,小型芯孔等)发生干涉现象,设计时要全面考虑.
2.4.2.9冷却水管进出接头应埋入模具内,以免模具在搬运过程中造成损坏.
最好在进口与出口处分别打上标示:如”IN”(进口),”OUT”(出口).
2.4.2.10水孔接头应设在不影响操作的一侧﹐最好也不要设计在天地侧
2.4.2.11一般不在塑件熔接的地方设置水路﹐避免影响制品强度
2.4.2.12确保冷却水有良好的循环,避免出现死水.
2.4.3手机塑模公母模仁常用的水孔排布方式:
下图为一模四穴﹐水路的排布要保证各穴冷却效果的一致性:
2.4.4其他的冷却装置
模具内可能有些远离冷却管路区域，无法达到正常的冷却效果，这些区域可以采用障板管或喷流管来达到均匀的冷却效果。障板管、喷流管都是冷却孔道的一部份，可以引导冷却剂流进平常难以冷却的区域，如图所示。2.4.4.1障板管
实际上，障板管是垂直钻过主要冷却孔道的冷却管路，并且在冷却孔道加入一隔板将其分隔成两个半圆形流路，冷却剂从主要冷却孔道流进隔板一侧，进到末端再回流到隔板的另一侧，最后回流到主要孔道。障板管提供冷媒最大接触面积，但是其隔板却很难保持在中央位置，公模心的两侧的冷却效果及温度分布可能不同。将金属隔板改成螺线隔板，可以改善此缺点，也符合制造上的经济效益。螺线隔板让冷媒螺旋式地流到末端，再螺旋式地回流。另一种设计采用单螺旋或者双螺旋隔板，其管径大约在12~50mm，可以获得均匀的温度分布。2.4.4.2喷流管
喷流管以小口径的内管取代障板管的隔板，冷却剂从内管流到末端，再像喷泉般喷出，从外管回流到冷却管路。细长的公模心之最有效的冷却方式是采用喷流管，其内、外管直径必须调整到具有相同的流动阻力，亦即：内管直径／外管直径＝0.目前，喷流管已经商业化，可以用螺纹旋入公模。外管直径小于4mm的喷流管应该将内管末端加工成斜边，以增加喷流出口的截面积，如下图所示。喷流管除了应用于公模心，也可以应用于无法钻铣冷却孔道的平面模板。因为障板管和喷流管的流动面积窄小，流动阻力大，所以应该细心地设计其尺寸。藉由模流分析软件的冷却分析可以将它们的流动行为和热传行为模式化，并且进行分析模拟。2.4.5水路配件介绍:
2.4.5.1“O”型环
选用“O”型环时要比水孔直径大一个规格。如常见的Φ8水路当选P10“O”型环﹐“O”型环装在模板上(如下图).
2.4.5.2.止水栓下面左图为其实际结构,右图是简化表示,设计时应当注意保证其L值.
2.4.6水路直径的确定:
冷却速率受冷却液流经模具材料时的紊乱程度、冷却液进口温度、冷却液的性质及冷却液的流速的影响.紊流比层流的冷却速率要快.但是过大的紊乱会浪费泵功率﹐而且不能获得更大的热传导能力.
确定冷却水孔的直径应注意的问题是,无论多大的模具,水孔的直径不能大于14mm,否则冷却难以形成乱流状况.
一般水孔的直径可根据制品的平均肉厚来确定.平均肉厚小于2mm时,水孔的直径取8~10mm;平均肉厚为2~4mm时,水孔的直径取10~12mm;平均肉厚为4~6mm时,水孔的直径取10~14mm.
手机塑件壁多为很薄﹐水孔直径多取8mm,当成品很小时也可取6mm。
本章学习重点:
1.冷却系统的定义及作用.
2.冷却水路的分类.
3.冷却系统的设计原则.
