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注塑模具冷卻能力(lì)對塑料(liào)產品注塑節拍(pāi)有著至關重要的作用,隨著生產節拍的加快(kuài),就必須(xū)提高模具的冷卻效率,降低零件頂(dǐng)出溫度。正常注塑模具影響冷卻效率的(de)3個(gè)工藝(yì)參數是:水路溫度,水路壓力,水路直徑尺(chǐ)寸,由於前兩個因素可(kě)以作為工藝條件來進行設定(dìng),容易調整,但是水路直徑必須在開模確定,必須通(tōng)過實驗設計選取合(hé)理的值。
均勻分(fèn)散性使試驗點均衡地分(fèn)布在試驗範圍內,其(qí)原則是通過回歸方程來分析及預(yù)測,並在預測後用實驗來(lái)驗證,從而(ér)找到真正的(de)最優條件。基於以上優點所以選用均勻設計來進行(háng)冷卻效果(guǒ)的實驗設計。
選取一套PP門板本體(tǐ)模具,針對3因素4水平進行設計均(jun1)勻試驗,通過MoldFlow分析計算各方案零件75度頂出(chū)時的冷卻時間。
使用DPS軟件進(jìn)行3因素4水平的均勻設計實驗(yàn)方案,選取實驗數量為8個,方案如表1所示。
PP材料選(xuǎn)用Basell787,通過MoldFlow計算,其結果(guǒ)如表2;使用軟件中的均勻設計(jì)回歸分析可以針對上述實驗得到因素顯著水平如表3。
由於p<0.001,則結果是很高的顯著。表明(míng)在(zài)這個(gè)模具(jù)中冷卻效率和水溫及管徑有關(guān),而和水壓(yā)關係不大。其回歸公式(1)方程所示。
其中v、ρ、η分別為流體的流速、密度與黏性係數,D為管(guǎn)徑(jìng)。臨界雷諾數(shù)與流場的參考尺寸有密(mì)切關係。一般管道流雷諾數Re<2100為層流狀態,re>4000為湍流狀態(tài),Re=2100~4000為過渡狀態。水流達到紊流狀態(tài)後就會有(yǒu)很好的冷卻效果。以N1因子為例模流分析結果,可以看到雷諾數為:9530,已經(jīng)遠超4000的標準點。
為了驗證在10s冷卻時間下,當水流達到紊流狀態後再提高水壓對,對製品冷卻幫助不(bú)大,模具試(shì)製時特地將一(yī)台冷水機增加變頻泵(bèng);冷水機(jī)的初始壓力為2bar變頻可(kě)調範(fàn)圍為2bar。為了精確測(cè)量零件表麵溫度(dù),在製品頂後,立刻(kè)使用紅外相機測量(liàng)溫度,5個區域的溫度(見(jiàn)圖2)。在17℃,22℃,27℃三個水溫下,選(xuǎn)取2bar,3bar,4bar3種水壓在相同(tóng)注塑(sù)工藝下,進行零件注塑;溫度測量數據(圖3)。
從數據中可以看到(dào)不同水溫下零件頂出溫度有區別,但是水壓的影(yǐng)響(xiǎng)很小;故證明當水壓大於(yú)2bar後,水流已經進入紊流狀態,在水路管徑確定,不同溫度下,即使提高水壓,也不會顯著提高模具的冷卻效(xiào)率。
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