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:[]

效率约铜管的10倍。使用热管时应该避免与模具之间的气隙填入高导热性的密封剂,以确保良好的热传导。

图6-51  热管

  假如公模心的直径或宽度小于 3 mm,就只能以空气冷却而无法准确地保持固定模温。空气是在打开模具后从外部吹入公模心,或经由内部的中心孔吹入公模心,如图 6-52所示。

  尺寸小于5mm细长公模心的冷却以采用高热传导性材料作为镶埋件较佳,例如铜或是铍铜,将之压进公模心深处作为冷却管线,如图6-53。此镶埋件应尽可能采用大截面积以提高热传效果。

  

图6-52  使用空气冷却之细长公模心     图6-53  使用高导热性材料之细长公模心

  直径40mm以上的大型公模心应该使用冷却剂冷却,可以在公模心中央钻一深孔接近顶端,将螺旋式障板管插入公模心,再注入冷却剂调节温度,如图6-545。若是大口径的圆柱体和圆形塑件也可以使用双螺线隔板障板管搭配中央的喷流管进行冷却,冷却剂从一螺线孔道流到公模心顶端,再从另一个螺线孔道流出。此设计的公模心壁厚应维持在3mm以上,才能维持足够的强度,如图6-55。

   

图6-35  大型公模心使用螺旋式障板管冷却

图6-36  大型公模心使用双螺线隔板障板管搭配中央喷流管进行冷却

6-6  冷却系统之相关方程式

冷却时间

  理论上,冷却时间与塑件最大肉厚的平方成正比,或是与最大的流道直径的1.6 次方成正比。

                       

                       

熔胶的热扩散系数的定义为:

                       

换言之,肉厚增加两倍时,冷却时间就要增加四倍。

  冷却剂的流动是否形成扰流,可以用雷诺数Re判断,请参考表6-3。雷诺数的定义为:

                       

  其中,ρ表示冷却剂密度,U表示冷却剂的平均速度,d表示冷却孔道的直径,η表示冷却剂的动态黏度。

表6-3  冷却剂流动型态与对应的雷诺数范围

  雷诺数范围

流动型态

10,000 < Re

扰流

2,300 < Re < 10,000

层状流与扰流之转换区

100 < Re < 2,300

层状流

Re<100

静止流

6-6-1 冷却系统之设计规则

设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸,以方便加工与组装。设计冷却系统时,模具设计者必须根据塑件的肉厚与体积决定下列设计参数: 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。

(1) 冷却管路的位置与尺寸

  要维持经济有效的冷却时间,就应避免塑件肉厚过大。塑件所需的冷却时间随其肉厚增加而急速增长。塑件肉厚应该尽可能维持均匀,例如图6-56的设计。冷却孔道最好设置是在公模块与母模块内,设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。

  通常,钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的1~2倍,经验要求,钢材冷却孔道要维持1倍直径的深度,铍钢合金要1.5倍直径的深度,铝材要2倍直径的深度。冷却孔道之间的间距应维持3~5倍直径。冷却孔道直径通常为10~14 mm(

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