一种中、小型件注塑模具冷却管道的设计

一、设计背景

在模具注塑过程中，模温的变化会对塑胶制品的品质和生产周期造成影响。从品质方面看，模温会对塑胶制品的收缩变形率、尺寸稳定性、机械强度、应力开裂和表面质量等方面造成影响;从生产周期方面看，注塑过程中模具的冷却时间占到整个注塑周期的60%以上，因此，在确保注塑质量的前提下，缩短塑胶制品的冷却时间可提高注塑生产效率。

在现行技术中，注塑模具中设置的冷却管道均适用于大型零件的注塑生产，其冷却管道的结构设计复杂，控制方式繁琐，且制备成本高。对于中、小型零件的注塑却并不适用，容易造成人力及生产资源的浪费。

二、方案设计

（一）结构设计

图1为本设计适用的注塑模具的结构示意图;图2为本设计提及的注塑模具中冷却管道的结构示意图;该注塑模具包括上模1和下模2，合模时内部形成注塑模腔3;上模1的顶部开设注料孔4，上、下模内分别设置冷水循环管路5，两条冷水循环管路5在上、下模合模时导通;上、下模内的冷水循环管路5由连接管道6连通，连接管道6之间采用管孔连接;下模2的结合面上设置凸管7结构，上模1的结合面上设置凹孔8结构;凸管7与凹孔8为上、下连接管道的结合端口，两者配合连接时可实现连接管道6的导通。

上述冷水循环管路5为环形管结构，设置在上、下模的中部，与模具外壁和注塑模腔3之间的距离比约为2：1;下模2内的冷水循环管路5的左端部开设入水孔10;上模1内的冷水循环管路5的左端部开设出水孔9;入水孔10和出水孔9设置在同侧。

本设计的工作流程为：首先，冷水在外置水泵作用下从入水孔10流入，按逆时针方向流动;然后，经连接管道6进入上模1内的冷水循环管路5;最后，按顺时针方向流动，并从出水孔9流出。冷水在管道内流动过程中，注塑过程中产生的热量被带走，塑胶制品的冷却效率得到提升;实验证明，被带走的热量与冷水循环管路5的内径、水流速度及通流时间有关。

图1

（二）制备工艺设计

如图2所示，模具中的冷水循环管路5采用钻孔工艺进行制备。一条冷水循环管路需进行三次钻削加工，包括两次横向钻削和一次纵向钻削，可制得两条横向孔11和一条纵向孔12;横向孔11和纵向孔12均为不通孔，纵向孔12与两横向孔11的末端连通;上述孔洞的开口端均在车床上加工出管螺纹结构，横向孔11中的一个开口为入水孔或出水孔，其端部安设水管后与水泵相连，另一个开口使用密封螺栓13进行封闭;纵向孔的开口同样使用密封螺栓13进行封闭。

图2

结合图1所示，上、下模之间还需钻削加工出连接管道6，其开口分别设置在上、下模的结合面上，连接管道6的末端分别与冷水循环管路5的横向孔10导通;下模2段的连接管道的开口处设置凸管7结构，该结构的材质选用不锈钢，凸管7与连接管道之间通过焊接工艺连成一体;上模1段的连接管道的开口处设置凹孔8结构，该结构与凸管7配合;当上、下模闭合时，两者之间依靠间隙配合以实现连接管道6的密封性。

上述冷水循环管路5与连接管道6共同组成冷水循环系统，该系统中管孔孔径的常见规格为：8mm、10mm、12mm、15mm及20mm。

（三）实施方案设计

以孔径为10mm的冷水循环管路为例（塑胶制品的体积约为180-200立方厘米），以表格的形式列举多种常见塑料在冲模成型后达到冷凝温度的过程中，管孔中冷水的平均流速和通流时间：

通过大量、缜密的实验数据证明，本设计可对中、小型塑胶制品进行精确的冷却处理，可在最有效的时间内将塑胶制品的平均温度降至冷凝温度，对塑胶制品产生平稳、高效的冷凝效果，有效提高注塑生产效率;本设计中提及的水循环管路连接性能稳定，密封性能高，水冷过程流畅，制得的塑胶制品的组织成分均匀，可消除成品内应力，确保成品表面质量及定型尺寸，并最终确保塑胶制品良好的外观性能和综合力学性能。