ProE模流分析教程 第六章 模具设计

发布日期:[10-12-17 18:21:00] 浏览人次:[]

冷却系统如图6-45和图6-46所示,包括下列组件:

Ÿ 模温控制单元

Ÿ 帮浦

Ÿ 冷媒供应歧管

Ÿ 管路(hoses)

Ÿ 模具内的冷却孔道(channels)

Ÿ 冷媒收集歧管

   

图6-45    射出成形机的典型冷却系统                图6-46  与模板连接之冷却孔道

6-5-1 冷却孔道的配置

  冷却孔道可以是并联或串联管路,如图6-28所示。并联冷却孔道路从冷媒供应歧管到冷媒收集歧管之间有多个流路,根据各冷却孔道流动阻力的不同,各冷却孔道的冷媒流动速率也不同,造成各冷却孔道不同热传效率,并联冷却孔道之间可能有不均匀的冷却效应。采用并联冷却孔道时,通常模具的模穴与公模心分别有并联冷却系统,各系统之冷却孔道数目则取决于模具的尺寸和复杂性。

图6-47  冷却孔道的配置,(左) 并联孔道;(右) 串联孔道。

  串联冷却孔道从冷媒供应歧管到冷媒收集歧管之间连接成单一流路,这是最常采用的冷却孔道配置。假如冷却孔道具有均匀的管径,可以将通过整个冷却系统的冷媒设计成所需的扰流,获得最有效率的热传。然而,串联冷却管路必须注意将冷媒上升温度最小化,通常要维持出口与入口温度差在5℃以内,精密模具则维持在3℃以内。大型模具可能不只有一组串联冷却孔道,以确保均匀的冷媒温度和均匀的模具冷却。

6-5-2 其它的冷却装置

  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(baffles)、喷流管(bubblers)或热管(thermal pins)来达到均匀的冷却效果。障板管、喷流管和热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6-48所示。

图6-48  障板管、喷流管和热管。

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。图 6-49的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,如图 6-49所示,其管径大约在12~50 mm,可以获得均匀的温度分布。

 

图6-49  (左) 螺线隔板障板管(helix baffle))和(右) 螺旋式隔板障板管(spiral baffle)

(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=0.707

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,如图6-50 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。

   

图6-50  (左)锁进公模心之喷流管;(右)喷流管末端斜面造就较大的流动。

(3) 热管

  热管是障板管和喷流管以外的选择。它是一个内部充满流体的密封圆柱体,此流体于吸收热量后蒸发,于释放热量到冷却剂后凝结,如图6-51所示。热管的热传

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