摘 要：使用均勻設計實驗分析注塑模具水路溫度、壓力和尺寸3個工藝參數(shù)對制品冷卻效果的影響，確定水路溫度和管徑是影響冷卻效率的關鍵性因素。驗證冷卻水達到紊流狀態(tài)后，水壓不是關鍵性影響因素。
　　關鍵詞：模具冷卻 均勻設計實驗 CFD
　　中圖分類號：TG76文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（a）-0112-02
　　注塑模具冷卻能力對塑料產品注塑節(jié)拍有著至關重要的作用，隨著生產節(jié)拍的加快，就必須提高模具的冷卻效率，降低零件頂出溫度。正常注塑模具影響冷卻效率的3個工藝參數(shù)是：水路溫度，水路壓力，水路直徑尺寸，由于前兩個因素可以作為工藝條件來進行設定，容易調整，但是水路直徑必須在開模確定，必須通過實驗設計選取合理的值。
　　均勻分散性使試驗點均衡地分布在試驗范圍內，其原則是通過回歸方程來分析及預測，并在預測后用實驗來驗證，從而找到真正的最優(yōu)條件。基于以上優(yōu)點所以選用均勻設計來進行冷卻效果的實驗設計。
　　選取一套PP門板本體模具（如圖1），針對3因素4水平進行設計均勻試驗，通過MoldFlow分析計算各方案零件75度頂出時的冷卻時間。
　　使用DPS軟件進行3因素4水平的均勻設計實驗方案，選取實驗數(shù)量為8個，方案如表1所示。
　　PP材料選用Basell787，通過MoldFlow計算，其結果如表2；使用軟件中的均勻設計回歸分析可以針對上述實驗得到因素顯著水平如表3。
　　由于p<0.001，則結果是很高的顯著。表明在這個模具中冷卻效率和水溫及管徑有關，而和水壓關系不大。其回歸公式（1）方程所示。
　　其中v、ρ、η分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，D為管徑。臨界雷諾數(shù)與流場的參考尺寸有密切關系。一般管道流雷諾數(shù)Re<2100為層流狀態(tài)，Re>4000為湍流狀態(tài)，Re=2100～4000為過渡狀態(tài)。水流達到紊流狀態(tài)后就會有很好的冷卻效果。以N1因子為例模流分析結果，可以看到雷諾數(shù)為：9530，已經遠超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(tài)后再提高水壓對，對制品冷卻幫助不大，模具試制時特地將一臺冷水機增加變頻泵；冷水機的初始壓力為2bar變頻可調范圍為2bar。為了精確測量零件表面溫度，在制品頂后，立刻使用紅外相機測量溫度，5個區(qū)域的溫度（見圖2）。在17℃，22℃，27℃三個水溫下，選取2bar，3bar，4bar3種水壓在相同注塑工藝下，進行零件注塑；溫度測量數(shù)據(jù)（圖3）。
　　從數(shù)據(jù)中可以看到不同水溫下零件頂出溫度有區(qū)別，但是水壓的影響很??；故證明當水壓大于2bar后，水流已經進入紊流狀態(tài)，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率。
　　結語
　?。?）利于均勻設計可以很好的優(yōu)化模具冷卻管路直徑的選擇，可以對后期工藝調試提供指導意見。
　?。?）Mold Flow計算的雷諾數(shù)很準確，可以指導生產中的冷卻設備的壓力范圍選擇，避免選擇大量程設備造成的經濟浪費。
　　參考文獻
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