moldflow6.1中文教程第7章创建冷却系统5507.pdf

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1、 第 7 章 创建冷却系统 制品冷却通常占成型周期的绝大部分时间，因此控制成型周期提高产能，加快制品冷却是至关重要的。熔融塑胶在高温下被注射入型腔后，需要经历从高温到室温的冷却过程，在这期间熔融塑胶会释放出大量的热。如果熔融塑胶在型腔内自然冷却至顶出温度，会需要一个很长的过程。如果用低于模温的冷却液通过型芯，将型芯的热量带出模具从而加快制品的冷却速度。但对于形状复杂的制品，由于冷却受限和冷却速度不一等因 素，制品很容易出现各部特征产生收缩上的差异。不合理的冷却液温度和冷却时间 还会影响到内应力的释放，从而影响制品的外观、尺寸精度和机械性能。因此需要在模腔内合理开设冷却管道，加强热量集中部位的冷

2、却，对热量产生少的部位进行缓冷，尽量实现均匀冷却。拥有分析模穴冷却管道冷却效率和冷却效果的功能。7.1 冷却回路排布向导 拥有自动排布冷却水路的功能，这给用户排布水路提供了极大的方便。水路排布完成后，只需要做一些调整即可。在排布水路前应查看型腔的布局，以防水路和其它零部件干涉。旋转模型，使模型的定向与在模具型腔内的定向相同。水路排布向导只能排布位于平面的水路。点击菜单栏上“建模”下拉菜单中 水管与制品排列方法：第一种是冷却管道与轴平行，第二种是冷却管道与轴平行。使用默认值（）：系统会根据产品尺寸给出默认的冷却管道设置参数，如果更改后需要重新应用默认值，可点击此按钮。点击“下一步”，进入对话框第

3、二页面，如所示。管道数量（）：输入管道的数量。公母模侧的冷却管道数量可能并不相同，这时可以考虑优先排布利用向导就可以完成雏形的那一侧的水路，另外一侧再通过手动进行调整。管道中心之间的距离（）：输入管道之间的距离。图“冷却回路向导”对话框第二页制品之外距离：冷却管道向产品外延伸的距离，由根据模仁的尺寸和模板的尺寸决定。预览（）：预览冷却管道在设定的参数下排布的效果，如和所示。图冷却管道与轴平图冷却管道与轴平行删除现有水路：冷却水路向导可以自动确定模具的中心位置，既可以用于创建雏形水路，也可以辅助性地创某一区域的水路。在使用冷却水路向导时，勾选此按钮会保留以前创建的水路，不勾选此选项会删除以前创建

4、的水路，只保留本次创建的水路。辅助创建水路时一定不要勾选此项。使用软管连接水路：用软管将水路末端连接起来，只用于串联水路。软管是另外一种杆单元，单独创建时需要赋予属性。点击“完成”，如和所示。图与轴平行的水路图与轴平行的水路利用“冷却回路向导”创建的水路会被系统自动归入水路层中，母模侧和公模侧水路分别放入不同的层中，方便以后的编辑工作。由向导排布出的结果可以看出，在中，只需创建出有效的冷却液流经途径皆可，冷却液不通过的钻孔部分不需要表现出来。7.2 隔板式水路和喷泉式水路 隔板水路和喷泉式水路用于模具上难以排布普通水路的部位，和用普通水路冷却效果差的部位，尤其适用于制品上深腔部位的冷却 如：脸

5、盆、桶等。7.2.1 隔板式水路 隔板水路是在模仁上的水孔内插入金属片，将水孔分为两个半圆柱体的形状。金属隔板到水孔的顶部应至少留有二分之一水孔直径的空隙，冷却液由一侧流进，经过金属片上方的空隙，由另一侧流出。冷却液在足够的压力下以一定的速度流经隔板时，被隔板打乱为紊流，从而提高了热传递效率，达到良好的冷却效果。图隔板式水路轴线排布创建方法：点击“创建曲线”下拉框中“创建直线”指令，先创建普通冷却管道进水端的轴线。以为起点创建隔板进水侧路径轴线。注意的垂直距离为隔板的高度。以为起点创建隔板出水侧路径轴线。为了区别进水管道和出水管道，最好将和隔开一小段距离（不必太大，能够区别开来即可），方便编辑

6、轴线的属性。在下面的示例中，为了演示清楚，故将和的距离加大。当然也可以将和叠加到一块儿去。以为起点创建普通冷却管道出水端的轴线，如图所示。同时选中轴线和轴线，击右键选择“属性”，在“分配新属性？”对话框内选择“是”，在“指定属性“对话框点击“新建”按钮，赋予它们“管道”的属性，如图所示。图“指定属性对话框编辑管道的属性。弹出“管道属性”对话框，如图所示。在“管道表面属性”选项中编辑管道的属性。在管道“截面形状”选项栏选择“圆形”，在右侧“直径”文本框里输入管道的直径“”。“管道热传导系数”选择默认值。“管道粗糙度”可以根据实际钢材的粗糙度进行填写。在“名称”文本框里给正在创建的管道输入相应的名

7、称。点击“模具属性”按钮，选择钢材材质。系统默认的情况是使用标准参数，用户也可以选择其它模具钢材质，如或其它材质，并可以通过“编辑”查看它们的属性参数或进行修改，如所示。以上参数也可以采用默认值。图“管道属性”对话框图“模具材质属性”对话框点击每一个编辑对话框的“确定”按钮。划分管道杆单元，如所示。图管道杆单元选中进水侧路径的轴线，赋予轴线隔水板的属性。（1）选中轴线，轴线由深紫色变为粉红色。点击右键，在指令框中选择“属性”，在“是否赋予新属性”对话框中选择“是”。（）出现“指定属性”对话框，如所示。点击“新建”按钮，在出现的下拉菜单中选择“隔水板”。出现“隔水板”属性设置对话框，如所示。在“

8、隔水板表面属性”选项中编辑隔水板的属性。在“直径”对话框里输入热浇口直径“”。在“热传导系数”文本框里输入“（入水侧和出水侧各占一半）”。在“管道粗糙度”文本框中输入孔表面的粗糙度。以上参数也可以采用默认值。点击“模具属性”按钮，选择钢材材质。系统默认的情况是使用标准参数，用户也可以选择其它模具钢材质，如或其它材质，并可以通过“编辑”查看它们的属性参数或进行修改。图“指定属性”对话框图“隔水板属性”对话框点击每一个编辑对话框的“确定”按钮。划分管道杆单元，如所示。隔水板杆单元默认颜色为黄色，区别于普通管道的深蓝色。图隔水板进水侧杆单元图隔水板出水侧杆单图隔水板杆单元选中出水侧路径的轴线，赋予轴

9、线隔水板的属性。（）选中，轴线由深紫色变为粉红色。点击右键，在指令框中选择“属性”，在“是否赋予新属性”对话框中选择“是”。（）出现“指定属性”对话框，如所示。点击“新建”按钮，在出现的下拉菜单中选择“隔水板”。出现“隔水板”属性设置对话框，如所示。在“隔水板表面属性”选项中编辑隔水板的属性。在“直径”对话框里输入热浇口直径“”。在“热传导系数”文本框里输入“（入水侧和出水侧各占一半）”。在“管道粗糙度”文本框中输入孔表面的粗糙度。以上参数也可以采用默认值。点击“模具属性”按钮，选择钢材材质。点击每一个编辑对话框的“确定”按钮。划分管道杆单元，如所示。完整的隔水板杆单元如所示。注意：在里，如果

10、隔板水路离产品很近，这时应保证隔水板杆单元最顶端离产品最少为一个隔水板直径的距离，以留出模具上钻孔的圆锥顶的空间。7.2.2 喷泉式水路 喷泉式水路是在模仁上钻出一个盲孔，然后再将一段直径小些的管通入孔中，形成两个同心孔。内置管离孔的顶部应至少留有二分之一孔直径的空隙。内置管为进水路径，管和孔之间的圆环空间为出水路径。冷却液先由冷却管道流入内置管里，在管的顶部流入管和孔之间的圆环空间，如喷泉一般，最后汇合于冷却管道中流出，如所示。图喷泉式水路轴线排布创建方法：点击“创建曲线”下拉框中“创建直线”指令，先创建普通冷却管道进水端的轴线。以为起点创建内置管的轴线，也就是进水侧路径。注意的垂直 距离为

11、管的高度，所以点距孔顶的距离不应少于二分之一孔径，这样运水才能顺利通过内置管的顶部流到外环里。以为起点创建孔的轴线，也就是外环出水侧路径。为了区别内置管和外环，最好将和隔开一小段距离（不必太大，能够区别开来即可），方便编辑轴线的属性。在下面的示例中，为了演示清楚，故将和的距离加大。当然也可以将轴线和轴线叠加到一块儿去。以为起点创建普通冷却管道出水端的轴线。同时选中和，赋予它们“管道”的属性，创建普通冷却水路，如所示。图内置管道杆单元图“管道属性编辑”对话框选中内径、也就是内置管的轴线，赋予轴线“管道”的属性。（）选中，轴线由深紫色变为粉红色。点击右键，在指令框中选择“属性”，在“是否赋予新属性

12、”对话框中选择“是”。（）出现“指定属性”对话框。点击“新建”按钮，在出现的下拉菜单中选择“管道”。出现“管道”属性设置对话框，如所示。在“管道表面属性”选项中编管道的属性。在“直径”对话框里输入热浇口直径“”。在“热传导系数”文本框里输入“（管在孔的内部，未与模壁接触）”。在“管道粗糙度”文本框中输入管表面的粗糙度。点击每一个编辑对话框的“确定”按钮。划分管道杆单元，如所示。图内管杆单元图“指定属性”对话框选中外径、也就是孔的轴线，赋予轴线“喷水管”的属性。（）选中，轴线由深紫色变为粉红色。点击右键，在指令框中选择“属性”，在“是否赋予新属性”对话框中选择“是”。（）出现“指定属性”对话框，

13、如所示。点击“新建”按钮，在出现的下拉菜单中选择“喷水管”。出现“喷水管”属性设置对话框，如所示。在“喷水管表面属性”选项中编辑喷水管的属性。在“环形形状”对话框里分别输入内置管与孔之间的圆环的外径和内径。管的直径与孔的直径比大约为时较为适宜，圆环的内径可以等于或稍大于管的直径，所以圆环的内、外径之比接近于。在“热传 导系数”文本框里输入“（完全与模壁接触）”。在“管道粗糙度”文本框中输入孔表面的粗糙度。点击“模具属性”按钮，选择钢材材质。图“喷水管属性”对话框点击每一个编辑对话框的“确定”按钮。划分喷水管杆单元，如所示。系统默认的喷水管的颜色为橙色，有别于隔板的黄色和普通管道的深蓝色。完整的

14、喷水管杆单元如所示。图喷水管杆单元图完整的喷水管杆单元不同造型的产品，运水的排布也不相同。为了达到最佳的冷却效果，我们会根据每个产品的特点和所用的成型机构排出水路。下面来介绍两种典型的水路排布方法。7.3 箱类制品 箱类制品的外部可以用一般的水路进行冷却，成型深腔的型芯很难按一般的方法打水路，而且很难组立。为了提高冷却效率，可采用隔水板或喷泉式水路进行冷却。如所示：图箱体的冷却水路排布创建母模侧水路创建冷却产品顶部的水路。点击“建模”下拉菜单中“冷却回路向导”，在对话框框内进行如下设置：水管直径：。水管与制品间距离：。水管排列方法：与 轴平行。点击“下一步”。管道数量：。管道中心间距：。管道伸

15、出制品外距离：是否删除现有水路：不勾选。点击“完成”。排布效果如所示。图水路排布冷却管道末端的显蓝色标示是入水口，向导生成的水路回路会被自动设置入水口，并赋予默认的冷却液属性。默认的冷却液类型是水，温度为。点击入水口，点击右键，选择“属性”，查看默认的冷却液属性。删除默认的入水口，手动改进母模侧的水路，如图所示。图母模侧水路创建冷却产品侧壁的水路。隐藏先前创建的水路。点击“建模”下拉菜单中“冷却回路向导”，在对话框框内进行如下设置：水管直径：。水管与制品间距离：。注意水管中心与制品之间的距离不能为小于。水管排列方法：与 轴平行。点击“下一步”。管道数量：。管道中心间距：。管道伸出制品外距离：是

16、否删除现有水路：不勾选。点击“完成”。排布效果如所示。图向导辅助创建水路图保留的一段水路删除不需要的部分，只保留一段水路，如图。平移水路，目标位置如所示。图水路移动前和移动后位置对比手动改进母模侧的水路，如图所示。通过平移复制完成同侧水路的创建，再通过旋转复制（本例旋转中心点为主流道上任一节点）完成对面侧水路的创建，如所示。图手动改进后的水路图复制水路参照以上步骤创建另外两侧的水路。建议优先利用向导创建出水路雏形，删除不用的部分，并进行平移调整位置，如所示。手动改进母模侧的水路，如图所示。图保留的一段水路图手动改进后水路通过旋转复制（本例旋转中心点为主流道上任一节点）完成对面侧水路的创建。由于

17、产品两侧特征并非完全对称，所以还需对复制到另一侧的水路进行位置上的调整，如和所示。图复制水路图调整水路位置创建公模侧水路产品的腔内采用隔水板冷却。注意金属隔板与孔顶至少应留出二分之一孔径的距离，金属隔板与产品至少应留出一个孔径的距离。首先测量腔的深度和长度，确定出隔板的高度和数量。本例产品的腔深为，长度为，宽度为。由此可以将金属隔板的尺寸和排布方式：直径：。高度：。隔板顶部距产品腔底的距离：。在长度方向上排布个数：个，间距为。在宽度方向上排布个数：两排，间距为。由以上数据先创建第一个隔板的顶点节点，做出隔板的轴线和孔的轴线，如所示。再按照上面的数据将轴线进行平移复制，如所示。手动创建连接隔板水

18、路的普通水路，如所示。图隔板的轴线图复制隔板轴线图手动创建公模侧水路轴线图隔板水路杆单元选中六条进水路径、也就是隔板的轴线，赋予它们“隔水板”的属性并划分网格。选中另外六条出水路径、也就是孔的轴线，赋予它们和进水路径相同的属性并划分网格，如图所示。点击隔板水路的杆单元，被点中的那一侧杆单元呈粉红色，另外一侧仍然是黄色。选中普通冷却管道的轴线，赋予它们“管道”的属性并划分网格。完整的公模侧水路排布如所示。产品的水路排布如所示。图公模侧水路排布图完整的水路排布7.3.1 其它常用冷却管道排布方法 图利用向导排布的水路雏形图通过偏移复制后的水路排布7.4 设置冷却液入口 冷却管道创建完毕后，接下来便

19、是设置冷却液入口，也就是赋予冷却液的属性，比如冷却液的类型、温度等。一般设置过程如下：图“设置冷却液入口”对话框点击菜单栏“分析”下拉菜单中指令，出现“设置冷却液入口”对话框，如所示。默认的冷却液属性设置有两种。新建：新建冷却液属性。用于模具上有多种冷却液类型或多种不同冷却液温 度时。编辑：编辑冷却液的属性。选中文本框里一种冷却液入口名称，点击“编辑”按钮，出现“冷却液入口属性”对话框，如所示。图“冷却液入口属性”对话框冷却介质：选择冷液的种类。点击“选择”按钮，选择冷却液，比如水冷或油冷。点击“编辑”按钮，查看或更改冷液的属性。冷却介质控制：在下拉框里选择对冷却液的控制方法。常用的方法是“指

20、定雷诺数”，通过设定雷诺数值控制冷却液的紊流状态。在冷却分析中，系统会根据设定的雷诺数，计算得出需要的冷却液流动速率，使冷却液在流动的过程中保持紊流状态。如果采用纯水作为冷却介质，系统默认的雷诺数为，既可以保证冷却液处于良好的紊流状态，提高热传递效率，又不至于使液压泵消耗过高的能量。冷却介质入口温度：设置冷却液的温度，常温或其它适宜的温度。名称：和图中文本框里的名称保持一致，可以在这里做出修改。点击“确定“按钮。鼠标变成十字光标，点击所有属性相同的冷却管道的入水口。返回的对话框，编辑其它冷却液的属性，以同样的方式赋予冷却管道入水口，如图所示。注意每一条冷却回路只能有一个入水口。没有入水口的冷却

21、管道是无效的，不计算入任务栏“冷却回路”数量里。图完整的水路在进行应力和翘曲分析时，经常通过改变冷却液的温度来模拟当冷却液温度布不同时对制品成型品质的影响。这以后篇章的实例分析中我们将就冷却水温改善制品翘曲或应力做出详解。7.5 模具边界向导 模具边界主要用于冷却分析中，可以使冷却分析得到更好的收敛效果。模具边界并不一定是真实模具外观的再现，但在创建模具边界时，一定要把分析中涉及到的元素，包括产品的模型、浇注系统和冷却系统等特征完整地包含在内。点击“建模”指令，在其下拉菜单中选择“模具表面向导”，弹出“模具表面向导”对话框，如图所示。模具表面默认以产品中心为原点。如果在实际设计中模具中心偏离产

22、品模型中心的话，点击激活右侧的偏移矢量文本框，输入在三个轴向的偏移矢量。在“尺寸”文本框中输入模具边界在三个轴向的尺寸。这三个尺寸均以模具中心点为中点，向正负方向各偏移一半输入值。这里需要注意的是，浇注系统和冷却系统不要延伸出模具边界。当水路尤其是距离型腔较远的水路单元穿过模具边界时，容易导致分析无法收敛。建议先测量一下产品的最大外形尺寸和冷却水路末端间的最大轴向距离，在最大距离值的基础上再加上作为模具边界的外形尺寸，如图所示。点击“确定”按钮，模具边界创建效果如所示。图“模具表面向导”对话框图模具边界创建效果在进行应力和翘曲分析时，经常通过改变冷却液的温度来模拟当冷却液温度布不同时对制品成型品质的影响。这以后篇章的实例分析中我们将就冷却水温改善制品翘曲或应力做出详解。本章小结本章主要讲述了冷却水路的排布，通过冷却回路创建向导和实例制品相结合分步创建出适用不同制品造型的水路排布。除了普通冷却管道，还详细讲述了隔板式水路和喷泉式水路的用途及创建方法。思考与练习为什么需要创建模具冷却系统？隔板式水路和喷泉式水路有什么区别？练习创建隔板式水路和喷泉式水路。创建箱类制品水路时应注意哪些问题？创建模具边界的意义有哪些？