注塑模具冷卻能力對(duì)塑料產(chǎn)品注塑節(jié)拍有著至關(guān)重要的作用，隨著生產(chǎn)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(gè)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(gè)因素可以作為工藝條件來進(jìn)行設(shè)定，容易調(diào)整，但是水路直徑必須在開模確定，必須通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選取合理的值。

均勻分散性使試驗(yàn)點(diǎn)均衡地分布在試驗(yàn)范圍內(nèi)，其原則是通過回歸方程來分析及預(yù)測，并在預(yù)測后用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，從而找到真正的最優(yōu)條件。基于以上優(yōu)點(diǎn)所以選用均勻設(shè)計(jì)來進(jìn)行冷卻效果的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

選取一套PP門板本體模具，針對(duì)3因素4水平進(jìn)行設(shè)計(jì)均勻試驗(yàn)，通過MoldFlow分析計(jì)算各方案零件75度頂出時(shí)的冷卻時(shí)間。

使用DPS軟件進(jìn)行3因素4水平的均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選取實(shí)驗(yàn)數(shù)量為8個(gè)，方案如表1所示。

PP材料選用Basell787，通過MoldFlow計(jì)算，其結(jié)果如表2;使用軟件中的均勻設(shè)計(jì)回歸分析可以針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)得到因素顯著水平如表3。

由于p<0.001，則結(jié)果是很高的顯著。表明在這個(gè)模具中冷卻效率和水溫及管徑有關(guān)，而和水壓關(guān)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(guān)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(dá)到紊流狀態(tài)后就會(huì)有很好的冷卻效果。以N1因子為例模流分析結(jié)果，可以看到雷諾數(shù)為：9530，已經(jīng)遠(yuǎn)超4000的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。

為了驗(yàn)證在10s冷卻時(shí)間下，當(dāng)水流達(dá)到紊流狀態(tài)后再提高水壓對(duì)，對(duì)制品冷卻幫助不大，模具試制時(shí)特地將一臺(tái)冷水機(jī)增加變頻泵;冷水機(jī)的初始?jí)毫?bar變頻可調(diào)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(jī)測量溫度，5個(gè)區(qū)域的溫度(見圖2)。在17℃，22℃，27℃三個(gè)水溫下，選取2bar，3bar，4bar3種水壓在相同注塑工藝下，進(jìn)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，但是水壓的影響很小;故證明當(dāng)水壓大于2bar后，水流已經(jīng)進(jìn)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(huì)顯著提高模具的冷卻效率。

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