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曲阜富林塑料制品有限公司開發(fā)了上千款模具，幾十年來精益求精，對模具制作都有著豐富的經(jīng)驗水平，從而為了在降低注塑成本冷卻制作產(chǎn)品提高效率下了苦功夫研究，大家來一起探討下，交流學習下。

一般來講，冷卻時間占整個注塑周期的80%左右，所以如何提高冷卻效率對降低注塑成本來說至關重要。今天我們就一起來探討下如何設定最有效的冷卻時間及提高冷卻效率的幾種措施。

影響冷卻時間的主要因素無非包含以下幾點：

模具鋼的材料

模具水路布局

原材料的料溫

產(chǎn)品的壁厚

模溫

模溫機的功效

首先從模具角度來講，模具鋼的選材比較重要，如果想提高冷卻效率，在選材時需要優(yōu)先考慮導熱系數(shù)比較好的模具鋼。如下表所示，一般銅及鈹銅和鋁的導熱系數(shù)比較好，在沒有強度要求的情況下可以考慮選擇銅或鋁來做一些鑲件，有強度要求時可以考慮選擇鈹銅來做一些鑲件。

另外，在進行模具水路設計時，需要充分評估產(chǎn)品結構設計的熱點區(qū)域。所謂的熱點一般指產(chǎn)品壁厚過厚的區(qū)域、產(chǎn)品有狹窄空間和拐角的區(qū)域及加強筋比較密集的區(qū)域。

對于這些區(qū)域就需要考慮單獨設計一組循環(huán)水路，以及采用剛才所提到的鈹銅鑲件或增加導熱針、導熱管適用于薄壁鑲件的一些冷卻工具。在個別案例中，我們也可以考慮3D打印的帶有異形水路的鑲件來增強冷卻。

冷卻水路的布局原則上是要順著產(chǎn)品填充的方向，其次要考慮布局平衡，不平衡不對稱的冷卻水路會加重注塑件的變形。另外，對于對稱的水路設計，在實際連接水路時，也要盡量分成獨立的冷卻循環(huán)組來保證冷卻的同步。

模具水路盡量采用直通型水路，減少冷卻水井及拐角過多的水路設計避免過多的死水區(qū)域。水路中心離產(chǎn)品型腔面的距離一般需控制在兩倍的水路直徑左右，不宜太遠或太近。水路的直徑也并非越大越好，一般都控制在16mm以內，否則冷卻液不容易形成湍流。

在模具設計階段，控制好了冷卻水路的合理布局，冷卻的效率基本就有了保證了。目前隨著軟件性能越來越強大，在設計完水路后，可以考慮用分析軟件來分析一下冷卻水路的效果。

起碼可以通過理論的計算提前消除一些大的影響或不合理的布局。網(wǎng)上也有很多關于冷卻時間的理論計算公式，大家也可以自行計算一下，作為一個設置的參照。下圖中的公式為其中的一個，公式來源于山東工程學院學報第8卷第2期，僅供參考。

其中t為冷卻時間（s），S為壁厚的一半（m）,a為塑料的導溫系數(shù)（m^2/s）,To為注塑溫度（℃），Tc為塑料的熱定型溫度也是頂出溫度，Tw為模溫。通過這個公式，我們可以大約計算一下理論需要的冷卻時間，作為設置冷卻時間的參照。公式中的參數(shù)均可通過網(wǎng)絡查詢得到，自己可以用EXCEL設計一個自動計算的公式，在此不一一贅述。

關于模溫機功效的確認，我們不得不搞清楚一個概念：雷諾系數(shù)。（以下雷諾系數(shù)的解釋來源于百度百科）雷諾數(shù)（Reynolds number）一種可用來表征流體流動情況的無量綱數(shù)。Re=ρvd/μ，其中v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，d為一特征長度。

例如流體流過圓形管道，則d為管道的當量直徑。利用雷諾數(shù)可區(qū)分流體的流動是層流或湍流，也可用來確定物體在流體中流動所受到的阻力。搞清楚了這個概念，我們就知道該如何確認模溫機功效了。

首先我們需要使用流量計來測量水路流經(jīng)模具型腔后的實際流速。流速的單位應換算成m/s。測出水路從模溫機到模具型腔流出后的實際流速后，我們就可以輕松地計算出雷諾系數(shù)了。

如下圖，我自己設計了一個自動計算雷諾系數(shù)的表格，輸入模溫、流速和水路內徑即可計算出雷諾系數(shù)，如雷諾數(shù)>4000即為湍流狀態(tài)，否則為層流狀態(tài)。對于冷卻來講，湍流的冷卻效果會比層流好很多。

如果通過計算，冷卻水流型達不到湍流狀態(tài)，就說明模溫機功率及模具水路的設計達不到預期的冷卻效果，需要重新再優(yōu)化。

另外一個檢測冷卻效果的方法就是實測模溫，通過測量模具型腔面上的進水點出水點位置的實際溫度來判定。如果不同區(qū)域的溫差及與設定值的溫差能控制在±5℃,基本就說明冷卻效果還是可以的。

最后就是模具的日常保養(yǎng)維護對冷卻效果的影響。如果模具表面有油污或臟污，一般會降低冷卻效率最大能達到20%左右，如果水路里有了水垢，一般會降低冷卻效率最大能達到50%左右。

所以保證日常的模具維護對冷卻效率來講是至關重要的。需要定期清潔型腔表面及使用清洗機來清洗模具水路，日常的開機點檢中需要增加冷卻水流量的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常需要及時處理。