注射模具冷却系统设计讲义课程.pptx

Moldflow与　注射模具冷却系统设计卫道科技集团/深圳泰道电脑有限公司　陈德铮Page 课程内容冷却系统设计的重要性冷却系统的构成及类型冷却理论分析冷却水路设计要点结合Moldflow分析的设计案例Page 冷却系统设计的重要性冷却系统设计的重要性冷却的影响产品品质 表面光洁度 残余应力 结晶度 热弯曲 生产成本顶出温度 循环时间 Page 冷却系统设计的重要性冷却影响产品品质 表面光洁度：许多材料需要相对高的模具表面温度，在生产中以获得良好的表面光洁度，如果某些区域与另一些区域的模穴温度不同，那么在成品表面就会看到不同的表面光泽。 残余应力：残余应力是在充填或保压过程中剪切应力的结果。除了流动导致应力外，由于产品表面温度不同，各个部分以不同的速率冷却时也会产生残余应力。这些残余应力可能是产品在使用过程中过早损坏或者产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。 结晶度：半结晶材料成型过程中呈现的结晶度受熔体冷却的影响。产品冷却过程中结晶度的不同会影响体积收缩，要保待所需要的尺寸公差是困难的。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。 热弯曲：如果模具的上表面和下表面的温度不同，一旦产品从模具中顶出，由于在上下表面之间不同的热收缩速率，产品会弯曲。Page and Packing注射时间保压时间冷却时间开模时间冷却系统设计的重要性冷却影响生产成本 顶出温度：产品从模具中顶出的温度会受很多因素的影响。产品的强度必须足够大，以抵抗由于体积收缩的变化和残余应力而产生的翘曲，和顶出系统对产品施加的局部应力。顶出力受产品的几何形状、模具的表面光洁度和在充填与保压过程中模穴的填充度的影响。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最佳化的，改善冷却行为可以显著地减小冷却时间。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著减小循环时间和生产成本。Page 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Page 冷却系统的构成及类型冷却水路的类型串联水路 优点 　–流速均匀 　–排热均匀 缺点 　–压降高 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 Page 冷却系统的构成及类型冷却水路的基本形式直线式圆管直线式方管Page 冷却系统的构成及类型冷却水路的基本形式圆形弯管方形弯管Page 冷却系统的构成及类型冷却水路的基本形式挡板(Baffle)喷泉(Bubbler)Page 冷却系统的构成及类型冷却水路的基本形式吸热管(Thermal Pin)Page 冷却理论分析冷却理论分析热量在注射成型中的传递 辐射散热对流散热热量散失到模板上热量由熔融塑料带入热量从冷却水路传入或传出Page 冷却理论分析从塑料到模穴壁的热传导影响冷却系统性能的参数模具材料热特性比热导热性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确信良好的接触Page 冷却理论分析从模穴壁到水管壁的热传导影响冷却系统性能的参数模具材料热特性比热导热性冷却水管和塑料表面的距离均匀冷却与快速冷却的折中料温和水温之间的温度梯度Page 冷却理论分析从水管壁到冷却介质的热传导影响冷却系统性能的参数冷却液紊乱程度确信达到紊流状态，但亦不宜过大冷却液进口温度冷却液的性质冷却液的流速Page 冷却理论分析典型模具材料的热特性Page 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。冷却理论分析冷却液流动与雷诺数雷诺数定义：雷诺数 (Re)流动类型10,000 Re紊流2,300 Re 10,000瞬变流100 Re 2,300层流Re 100?停滞流Page 塑料／金属界面塑料冷却液／金属界面冷却液63 °C43 °C温度梯度23 °C20 °C层流的温度梯度雷诺数 2300紊流的温度梯度雷诺数 2300冷却理论分析冷却液流动率与热交换Page 冷却理论分析冷却液流动率与热量流动率Page 层流紊流热容实际散热热交换对流交换传导流动率冷却理论分析散热能力Page 冷却理论分析冷却时间的方程式冷却时间：　　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1.6次成正比，也就是—— 　这里熔融塑料的热扩散系数(thermal diffusivity)定义为： 或Page 冷却理论分析冷却时间与模温增加模温，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Page 热的一边热的一边张应力凝固和收缩冷的一边冷的一边冷却理论分析冷却与翘曲当塑料接触到模具时，一边是冷的，另一边是热的，不同的冷却便发生了。热的一边要比较长的时间冷却和收缩