摘 要： 結(jié)合注塑行業(yè)冷卻系統(tǒng)的冷卻速率的因素，對(duì)配套注塑機(jī)使用的冷水機(jī)組系統(tǒng)做簡(jiǎn)單說(shuō)明，并對(duì)管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、水箱的設(shè)置、循環(huán)水泵的選型等做了初步的分析和探討。

關(guān)鍵詞：注塑成型；冷卻系統(tǒng)；冷水機(jī)組；水泵；管路；水箱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.013

1 注塑機(jī)冷卻階段影響注塑冷卻的因素

在注塑成型模具中，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)塑料的成型起到重要作用。由于冷卻時(shí)間占整個(gè)成型周期約50%～80%，[1–2]因此冷卻水道設(shè)計(jì)及其快速成形制造技術(shù)的發(fā)展對(duì)冷卻效果起到重要作用。影響模具冷卻速率的因素：模具材料、模具材料熱傳導(dǎo)系數(shù)、冷卻水管配置方式、冷卻水流量、冷卻介質(zhì)、塑料熱傳導(dǎo)系數(shù)、加工參數(shù)設(shè)定。通常冷卻管道的直徑應(yīng)為 8～25 mm[3]。

2 冷水機(jī)組的運(yùn)用

2.1 冷水機(jī)組的選型

一般冷水機(jī)組的選型是結(jié)合項(xiàng)目情況（地理位置，天氣，建筑面積，客戶需求等）決定采用水冷或者風(fēng)冷冷水機(jī)組。選型前明確工程所在地地理位置，了解是否有設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)方案及設(shè)備材料清單（主機(jī)類(lèi)型、制冷量或制熱量、輸入功率、臺(tái)數(shù)等信息），了解工藝設(shè)備對(duì)冷水機(jī)的要求，了解客戶是否可以提供建筑平面圖紙，了解建筑物是否有機(jī)房可以利用或者有放主機(jī)的位置（確定用風(fēng)冷主機(jī)還是水冷主機(jī)）。

考慮以上因素后，就可明確選水冷機(jī)組或者風(fēng)冷機(jī)組了，然后根據(jù)料筒容量進(jìn)行冷量計(jì)算或者根據(jù)鎖模力估算冷量。如此，機(jī)組的選型就明確了，根據(jù)注塑機(jī)的系統(tǒng)及冷水機(jī)組的制冷原理繪制系統(tǒng)圖，見(jiàn)圖一。此次冷水機(jī)組的系統(tǒng)分析我們以水冷冷水機(jī)組為例。如果采用風(fēng)冷冷水機(jī)組，則涉及冷卻塔及冷卻泵的相關(guān)部件及配件均不考慮。

2.2 配套注塑機(jī)使用的冷水機(jī)組水系統(tǒng)原理圖

冷凍水系統(tǒng)：閉式水箱→冷凍水泵→冷水機(jī)組→閉式水箱；閉式水箱→工藝?yán)鋬鏊谩⑺軝C(jī)，完成模具冷卻。

在冷凍水系統(tǒng)中，水泵采用一用一備為好，同時(shí)在水泵前后按照匹配的蝶閥，軟接，溫度表，壓力表，截止閥等，保證系統(tǒng)中水質(zhì)的質(zhì)量及減少水流速過(guò)快對(duì)水泵的沖擊或者突然斷電等，水錘對(duì)水泵的損害。

冷卻水系統(tǒng)：冷卻塔→冷卻水泵→冷水機(jī)組→冷卻塔；冷卻塔→冷卻泵→注塑機(jī)→冷卻塔，完成對(duì)液壓油和料筒喂料段的冷卻及冷水機(jī)組的冷卻。

一般冷卻塔的水流量是機(jī)組冷卻水流量的1.1～1.3倍。而配套注塑機(jī)的冷卻水是冷水機(jī)組及液壓油和料筒喂料段的冷卻水之和，所以在對(duì)冷卻塔選型時(shí)，要考慮這部分的水量，這是與常規(guī)冷卻塔選型和運(yùn)用不同的地方，需要注意。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 循環(huán)水泵及管路的設(shè)計(jì)

管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要考慮管道設(shè)置及管路排氣。由于車(chē)間或者機(jī)房有工藝設(shè)備、水處理設(shè)備、土建基礎(chǔ)、梁、等，管道設(shè)置時(shí)必然要考慮這些問(wèn)題。同時(shí)管路充水或者水流速過(guò)快，密閉空間內(nèi)產(chǎn)生的氣體很難迅速排出， 就會(huì)造成局部氣阻或氣蝕， 對(duì)水泵的流量和壓力產(chǎn)生影響， 甚至?xí)霈F(xiàn)管道振動(dòng)的現(xiàn)象。因此，秉承便于維護(hù)和檢修原則， 管道盡可能架空設(shè)計(jì)， 如確有困難，可選擇管溝、埋地的方式。

水泵的流量和揚(yáng)程通過(guò)生產(chǎn)工藝和管網(wǎng)的水力計(jì)算確定。確定循環(huán)水泵揚(yáng)程時(shí)，要考慮其進(jìn)出水壓力的因素，否則會(huì)出現(xiàn)水泵揚(yáng)程過(guò)高； 或壓損過(guò)大，水泵選型過(guò)小無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。

3.2 不銹鋼水箱的設(shè)計(jì)

注塑機(jī)對(duì)凍水一般要求在5～15℃；管路中氣體及水溫的波動(dòng)會(huì)影響塑膠制品的成型，故水箱要起到恒溫恒壓快速補(bǔ)水的作用。

水箱的水溫在冷水機(jī)組從待機(jī)狀態(tài)到100%運(yùn)行狀態(tài)這段時(shí)間內(nèi)（一般為2～5分鐘，同制冷機(jī)組制冷量有關(guān)），水箱的供水溫度不超過(guò)設(shè)計(jì)值上限，滿足恒溫的需要。

同時(shí)水箱內(nèi)水泵吸水口以上的有效容積應(yīng)大于整個(gè)制冷內(nèi)外循環(huán)流道總?cè)莘e，達(dá)到快速補(bǔ)水的目的。

系統(tǒng)采用雙循環(huán)系統(tǒng)有兩個(gè)水泵，內(nèi)循環(huán)水泵為水箱同主機(jī)之間的循環(huán)，流量穩(wěn)定，制冷系統(tǒng)穩(wěn)定。外循環(huán)泵為水箱同生產(chǎn)設(shè)備之間的循環(huán)，循環(huán)水泵可以在最大與最小流量之間變化，故不影響整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.3 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

冷卻水系統(tǒng)除了同樣考慮水泵及管路的設(shè)計(jì)外，還需要考慮液壓油和料筒喂料段的用水量。一般這部分采用冷卻水塔的水來(lái)冷卻，因?yàn)檫@不僅是最佳的方法，單就生產(chǎn)成本看，也是極經(jīng)濟(jì)的，除非對(duì)其溫度有特定要求，可用冰水對(duì)其進(jìn)行冷卻。

故在選冷卻塔時(shí)需把這部分的熱量考慮進(jìn)去。

4 總結(jié)

注塑產(chǎn)品的質(zhì)量是系統(tǒng)各設(shè)備的完美配合，通過(guò)對(duì)工藝?yán)鋮s系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)分析，并進(jìn)行初步探索，匹配最優(yōu)工況點(diǎn)，提高利用率，達(dá)到最佳、高效經(jīng)濟(jì)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李曉棠.機(jī)械制造[M].2005，43（07）：18-20.

[2]曾祥補(bǔ)等.模具工業(yè)[M].2013，39（03）：52-56.

[3]孫桂蘭等.機(jī)械[M].2013，40（01）：22-26.

作者簡(jiǎn)介：劉敏（1985-），女，湖北襄陽(yáng)人，大專(zhuān)，產(chǎn)品工程師，研究方向：工業(yè)制冷及系統(tǒng)節(jié)能。