第七章冷却系统设计

第七章冷却系统设计
在注塑过程中，对模具型腔进行填充的塑胶熔体温度达220°--230°，甚至更高，这使得模具工作一段时间之后，其模具温度将会很高，而顶出来的已成形的塑胶产品温度也只有五六十度。

在高速生产成形的情况下，如何保证制品在很短的时间内达到适宜顶出的温度？这里就必须考虑一个冷却的问题。

使得模温保持在一定的范围之内，从而不至于影响制品的成型质量和生产效率。

因此，模具里面就出现了冷却系统。

高温塑料熔液进入模腔,经过冷却固化,才能得到所需制品.成型周期中一半以上时间用于对制品的冷却,可见其对提高生产效率的重要意义；由于制品形状复杂,壁厚不均,充模顺序不同等因素,使塑料在固化过程中,不同位置温度不一样,这种热交换产生的应力会直接影响制品尺寸精度及外观.冷却系统的设计理念就是保持与塑料特性,制品质量相适应的温度.最大限度消除或减少这种应力,改善塑料的物理性能,得到高质量制品；冷却系统以冷却水道(运水)为主.其工作目的不仅仅使模具冷却,而且要把成型过程中塑料熔液带给模具的高温不断散发掉,使模具保持恒定温度,控制塑料熔液冷却速度(冷却速度太快会影响填充,太慢会因温度过高引起制品产生缺陷和使成型周期加长.)
模具的冷却方法有水冷却、空气冷却、油冷却等，
1、用水冷却模具，这种方式最常见，运用最多。

2、用油冷却模具，不常见。

3、用压缩空气冷却模具。

4、自然冷却。

对于特简单的模具，注塑完毕之后，依据空气中与模具的温差来冷却。

本章我们将以最普通的冷却方式―――水冷却，来讲述模具设计中冷却系统的设计。

6.1 常用冷却方式介绍
用水冷却模具，其实也就是在模具当中钻些管道通过水流进行冷却，简称“运水”设计。

运水设计虽说理解上简单，但具体设计还颇需要仔细考虑一番：譬如，冷却管道该如何布置才能达到优化的目的？等等，下面我们将详细讲解。

6.1.1 直通式水路
直通式水路可分为直通模板式和直通模板模仁式两种。

这两种方式存在一个很小的差别，但这个差别往往是初学者最容易犯的错误。

这个差别就是水管接头固定的位置不一样：直通模板式水路水管接头固定在模板上，而直通模板模仁式水路的水管接头固定在模仁上，这样的话，才能密封，不致于漏水。

由于水管接头位置不一样，其样式也有一些变化。

主要是锁定螺纹部分。

如下图。

图
图直通式水路还有其它的形式，如图所示：
图
6.1.2 阶梯式水路
阶梯式的水路的形式是在模板上固定好水管接头之后，冷却通道穿通了模板进入到了模仁，在模仁里面绕了一周，然后，再次穿通模板，从另一端的水管接头出来。

这种水路的形式很常见，如图所示。

图
阶梯式的水路，注意防止漏水，需要几个零件，一是挡水圈：水路穿通模板与模仁的地方需要用挡水圈。

二是堵头，堵头可以用无头螺丝或铜来代替。

这两个辅助零件的作用就是密封，都是标准件。

阶梯式水路的路线可根据产品的具体形式和模具结构设计不同。

6.1.3 隔板水路
图
如图所示，就是一个典型的隔板式水路，这种水路有一个最大的特点就是在模仁里面挖了几个较大较深的水孔，然后用一个厚度不大于3mm的薄片把这个水孔一分为二，最后运用小的水路把这些大水孔联通就行了。

6.1.4 盘旋式水路
图
如图所示，这是一个典型的盘旋式水路。

这种水路非常适用于桶状式的产品，进行设计时，我们可以特意的加一个入子，使水路在此入子上盘旋，然后从这个入子的中心钻下来。

要注意的就是它同样需要密封作用，所以不能没有挡水圈。

6.2 冷却系统设计细节
上面我们谈了冷却系统的几种常见形式，然后具体的设计细节，有许多值得注意的地方，现略微归纳如下，仅供参考：
1．水孔排列尽可能按型腔形状排列，在保证钢料足够机械强度的前提下，运水尽量设置在靠近型腔(型芯)表面且彼此到型腔距离应尽量相等，以加强冷却，使模温均匀；运水离型腔的距离视产品的壁厚情况而定，不能太远也不能太近，距离太远影响冷却效果，距离太近影响模具强度，通常其边距为10～18mm。

图
2．冷却水孔数量多，尺寸大，间距小，冷却效果越好，在保证钢料足够机械强度的前提下，运水尽量安排紧密。

一般情况下，水孔直径不宜过小，在Φ8～Φ12mm之间选取较适宜，优先采用Φ10mm的直径。

且在整个冷却系统中各水道直径应尽量相同，以便于加工。

3．动模和定模要分别冷却，以保持冷却的平衡；热量聚集的地方（如塑件厚壁处和热浇口处），应特别注意加强冷却，以使模温均匀。

4.避免接近制品易出现熔接痕的部位.以防止熔接不牢降低制品强度.
5.运水入口应靠近浇口部位,因浇口附近温度高,应加强冷却。

6.一模多腔时,尽量在各个型腔单独设计运水,以便于控制.
7.较大的行位,斜方,也需设置运水,因其尺寸大,如缺少冷却,除影响成型的制品质量,还会在运
动时因受热易发生咬蚀.
8．充分考虑模具材料的热传导性，在运水无法到达而又必须加强冷却的部位，可采用铍铜镶件散热。

9.运水不能有太长死角,以免冷却水回流影响效果.
10．尽量降低运水入口和出口的水温差，这样就要求水路流程尽可能要短而不可过长，运水太长，不可避免会造成较大的温度梯度变化，导致运水末端温度较高，从而影响冷却效果，可将运水分成若干条独立回路，以增大冷却液的流量，减少压力损失，提高传热效率。

如图所示，A只有一组出入水，会造成模具冷却不均匀；而B分为三组，模具冷却均匀，效果较好。

11．水管接头的部位，要设置在不影响操作的方向，其位置间距以互不干涉为原则，一般在30mm以上，偷孔取Φ14以上；要清楚显示运水途径，标注水道组别如：IN1，OUT1；
IN2，OUT2等。

有模板接镶件处应注上UP、DOWN。

如图所示。

12. 运水到顶针最少要保持4mm；运水胶圈到顶针最少要保持2.5mm;
13．运水穿过两块钢料时必须做"O"型密封胶图防漏；
14．模具安装到注塑机上后，水管接头不要正对着注塑机拉杆以免安装水管困难；运水接头最好装在注塑机背后，即操作员的另一侧，以免影响操作；对于自动成型模具(卧式注射机)，运水接头最好不要设置在模具顶端，以免给机械操作员带来不便，因水管接头装于模具顶端拆装运水时，冷却液易流入型腔；避免将运水接头装于模具底面，因为自动成型时(卧式注射机)，因水管限制，会影响制品与水口凝料脱落。