一、刖目以前我们曾介绍过Moldflow的流动分析技术及其应用，这里我们将介绍Moldflow冷却分析技术在注塑成型过程中的应用。注塑模冷却系统设计的好坏是模具设计成功与否的一个关键因素，它直接影响塑件的质量和生产效率。在注塑成型过程中，塑料制品在型腔中的冷却时间要占整个成型周期的70%80%，而且冷却的速度和均匀性直接影响制品的性能。如果冷却系统设计不合理的话，会造成生产周期过长，成本过高，另一方面，不均匀的冷却效果亦会造成产品因热应力而产生翘曲变形，从而影响产品品质。

　　二、冷却分析技术的作用使制品冷却时间最短；二是使制品的各个部位均匀冷却。影响冷却系统的因素很多，除了塑料制品的几何形状、冷却介质、流量、温度、冷却水路的布置、模具材料、塑料熔体温度、模具温度、塑件顶出温度外，还涉及到塑料与模具之间的非稳态热循环交互作用。用。由塑料带入注射模的热量记为Qp，其中的80%95%通过模具金属传导至冷却水管壁，然后遣散到冷却水中去，这部分热量记为Qc.传导至注塑机模板的热量QD从模具表面对流出去的热量Qs仅占总量的5%15%，并不重要。辐射到周围空间的热量Qr只有当模具温度达到85*C以上时才考虑，而且只占总量的5%以下。在采用热流道的情况下，也会向模具输入热量。在有些情况下，不是从模具吸收热量，而是向模具输入热量。

　　注射模具中存在着热积聚，这些热积聚点会引起模具成型面温度的变化，使塑件冷却不均而翘曲。

　　产生热积聚的原因有两个：一个是注入模具的塑料的不规则流动，引起热负荷的变化，这往往由于不适当的摩擦热或者塑件壁厚引起的变化；另一个是模具的几何形状，如角落处等，在模具角落处以外的区域冷却得比较充分，而角落内部冷却不足，引起塑件冷却不均。为模具角落热积聚引起的后果。在这种情况下，模具型芯侧会因为角落的热积聚而产生很陡的温度梯度。

　　冷却水管越长，被冷却的模具面积越大，因此，中（b）比（a）好，但冷却水管越长，管路上的压力降越大，冷却管进出口水的温差越大，可采用（c）。冷却水管之间的最佳距离取决于冷却水孔直径和塑件的壁厚，如所示。冷却系统的设计冷却系统的设计主要包括冷却水孔的布置和冷却参数（如冷却液的温度和压力）的设置。

　　（1）物理尺寸及冷却回路的设置冷却系统的物理设计通常受到模具的几何尺寸、分型面的位置、动模及顶出杆等的限制，因此不可能给出严格的设计规则。对于等壁厚的简单零件，均匀的冷却管布置可获得均匀的冷却效果。然而，大多数零件壁厚不一致，还含有筋条等，往往导致热积聚，可使冷却管靠近壁厚较厚、含有筋条的区域，也可另加冷却管，如所示。

　　（2）特殊冷却形式某些特殊的冷却形式，如所示，采用隔板式（Baffle）与喷管式（Bubbler），可取得较好的冷却效果。冷却水孔与型腔间的距离越远，模具成型面上的温度越均匀，但冷却水吸收的热量越少，冷却时间就越长。一般情况下，冷却水孔与型腔间的距离应取冷却水孔直径的23倍。冷却水从入口处流入冷却水管之后，沿途吸收模具热量，水温变得越来越热，这会逐渐降低冷却能力，故冷却管进出口水的温差越小越好，不超过3*C，如所示。

　　⑶模具材料采用高效传导率的模具材料（如Cu）可以增加热传输量，特别是在无法布置冷却管路的区域，采用这种材料可以改善冷却效果。

　　（4）冷却参数冷却参数主要包括冷却液流量、冷却管道的入口温度、冷却液在管路上的压力降、冷却液种类等。冷却液流量应大得使雷诺数大于10000，以保证产生紊流状态，如所示。冷却管道的入口温度应比需要的模具温度低10*C左右。冷却液在管路上的压力降取决于冷却管道的长度、直径以及流体流动的速度。冷却液种类有自来水、冷却机产生的冷水、加了防冻剂的水和油等。

　　制件为一电脑面板，一模一腔；塑料材料采用ABS；采用Moldflow的Cool模块作冷却系统优化设计，以进行均匀而有效的冷却，缩短成型周期，降低翘曲变形。

　　1.冷却水管布置冷却水管布置如所示。

　　根据工艺要求选择材料为ABS，熔体温度为240C，模具温度为60C，注射时间为2.2s.（1）原始方案0显示了型腔的冷却效果。圆圈内的区域温度较高，而上下的温差也较大。在制件的顶部会发生热量集中，这是导致热弯曲的主要原因，因此我们必须修改冷却水管或模具的结构。在17s内，塑料件已完全冷却，但流道系统冷却50s后还不到45%.厚流道需要更多的时间才能达到超过60%的冷却，为便于开模，我们必须减小流道的尺寸才能缩短冷却时间。1显示了冷却50s时的凝固率。

　　⑵修改方案如2所示，在制件的顶部，加入一个冷却镶块，镶块的材料是Be-Cu，使该区域温度降低并分布均匀。这样制件的顶部冷却效果较好，温度分布就比初始方案均匀。3是修改后型腔的冷却效果图，较原方案有明显改善。4是修改方案在冷却19.8s后的制品凝固率。结果显示，冷却19.8s制件已完全凝固，流道也凝固了60%，所以冷却19.8s即可开模，冷却循环时间大大缩短了。

　　通过Moldflow冷却分析模块的分析，可以优化模具设计方案的冷却系统，包括：冷却管道的数目、位置、尺寸；冷却过程中的各项工艺参数等。优化后的方案可以减少动、定模温差，缩短生产周期，提高生产效率。msi本文索引号：63对本文提及的产品感兴趣的读者请拨打010-68994816 Edge的使用过程中，充分利用Excel的计算和批处理功能结合AutoCAD的一些特性快速、准确地绘制具有复杂曲面零件的实体模型，大大地提高了设计速度，比使用其他传统方法提高效率十倍以上。特别是它便于掌握、易于使用，为设计人员提供了一种比较理想的设计方法。