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冷却系统的作用:①:缩短成型周期,提高生产效率;在整个成型周期中,冷却固化时间达到60%~80%,所以设计合理的冷却系统很关键。②:提高产品质量;不仅仅使模具冷却,而且尽量使模具保持恒定温度,控制熔体冷却速度,冷却速度太快会影响填充,太慢又会因温度过高引起制品产生缺陷及成型周期延长
模具的冷却方法:
①:用水冷却模具,这是最常见方式,即通过普通自来水增压后流经模具并循环流动带走热量,水冷在注塑模具中运用最多。在塑料模具里,其前后模,滑块,大镶件等,都要进行独立的冷却(前模容易,后模需要避免与镶件,顶针、司筒、斜顶、滑块等处相交叉,出现漏水现象)。
②:用油冷却模具,即通过注塑机本身的轻油,经油泵增压后流经模具,并循环流动带走热量,这种方式不常用(油冷常用来冷却流动性不好的胶料,有夹线较深的产品或胶位特薄、特厚而较难注塑的产品)。
③:用风冷却模具,即通过空气压缩机压缩空气,使之在模具中通行或直接吹到模具上进行冷却。这种冷却方式很少(特殊结构模具,在无法保证封漏或空间无法通水的情况下使用风冷)。
④:自然冷却模具,对于特简单的模具,注塑完毕之后,靠模具自然降温来达到冷却目的。
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用水冷却模具,就是用钻头在模具中钻些管道然后通过水流进行冷却,简称“运水”。冷却水道的设计要根据产品的大小、深浅、注塑材料、模具结构的空间条件等进行综合考虑并确定最佳方案,变数很多,形式也很多。运水设计的基本原则:
①:冷却水道要加工方便,拆装水管接头方便
②:冷却水道网要尽量使模具冷却均匀,尽量减少因温差引起塑胶变形
③:加工刀具规格尽量统一
④:尽量不要让冷却水道留有死水,以免生锈堵塞水道
⑤:冷却水尽量要冷却到与塑件有直接接触的模具材料,尽量不要用间接冷却
⑥:冷却水道尽量设计成垂直或水平的通道,易加工,尽量不要采用斜向水道
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①:合理地确定冷却水孔的大小以及间距。冷却水道是通过麻花钻加工的,选择钻头即可确定冷却管道的直径。通常的水路直径有?6mm、?8mm、?10mm、?12mm、?16mm,在整个模具水路中,直径规格尽量取的一致,方便加工。模温的分布与水孔的大小和疏密程度有着密切的关系。冷却水孔的孔径越大,水孔之间排布越密集,模温分布就越均匀。如图2-3a)、b)所示的冷却管道保证了型腔表面的温度分布均匀,而图2-3c)、d)所示的结构,因开设的冷却管道之间距离太大,使得型腔表面的温度分布跨度很大,从45°C到61.66°C不等,造成制品各部分收缩不均匀。
②:对于自动成型的模具(针对卧式注射机),运水水嘴最好装在注塑机背后,即操作员的另一侧。如果运水水嘴最好不要设置在模具顶端,以免给自动化机械手操作带来障碍及拆装运水时,冷却液容易流入型腔;同时也不要在底端,自动成型时制品或者浇注系统水口有可能挂在水管上掉不下来。③:在保证钢料机械强度的前提下,运水应沿产品均匀布置且到产品的距离保持一致,以加强冷却,使模具均匀。经验数据:根据水管直径采用1:3:5的原则进行设计距离和间距。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10~18mm。水路之间的中心间距保持在水路直径的5倍左右。对于厚度不变的制件,为使冷却均匀,水孔至型腔表面的距离最好相等,如图2-4所示,a)比b)要好。对于厚度变化的制件,应在壁厚处加强冷却。如图c)比b)要好。
④:尽量降低运水入口和出口的水温差。冷却液在模具中有一个吸热的过程,出水温度比入水温度要高,但如果二者之间温差太大,模腔表面温度不均,会引起塑件的冷却不均,尤其对于比较大的塑件,这种影响更为明显。因此,为使整件制品的冷却速度大致相同,除缩短冷却回路外,还可以通过合理地安排冷却水道的排列形式,有效地减小冷却管道的出、入水温差。图2-6a)形式的冷却管道设计不是很合理。
⑤:运水离镶件、顶针、螺钉保持合适的距离。离镶件、顶针距离最少要保持4mm;离螺钉最好要保持5mm;运水不能有太长死角,以免冷却水回流影响效果。
⑥:水料并行,加强浇口处的冷却。由于熔体是从浇口开始注入到型腔中,因此,浇口附近的温度是最高的,需要对浇口附近加强冷却,将此处作为冷却液的人口,并使冷却水的总体流向与塑料熔体流动的方向趋向相同(水料并行)。图2-5a)为浇口在中心位置的冷却水路排布;图2-5b)为薄膜浇口的冷却水路排布。
⑦:布置水道要考虑塑件的结构和塑料的性质。针对不同的塑件结构,布置冷却回路时应考虑到它的尺寸、形状的特殊性。如图2-7a)所示为薄板类塑件的冷却回路排布,动、定模冷却水孔距离型腔均等距离布置;图2-7b)为中等厚度弧形塑件的冷却水路排布,凹模冷却水孔距离型腔等距离,凸模钻斜孔得到与型腔形状相类似的回路。不同的塑料它的收缩率会有所不同,布置冷却水道也会有所差异。
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