在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到制品的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)效率。通過溫度調(diào)節(jié)，保持適當(dāng)?shù)哪＞邷囟韧舫蓽p小制品的變形、增強制品力學(xué)性能卡宛、改善制品的表面質(zhì)量、提高制品的尺寸精度狐怯。同時胚闲，縮短占整個注射循環(huán)周期約80%的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此颜肥，設(shè)計合理的冷卻系統(tǒng)缭柄，對模具溫度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)是十分必要的。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計在20世紀(jì)60年代就已引起了人們的重視退厕，并進(jìn)行了大量研究软架，得到了一些簡化公式或經(jīng)驗公式，但由于實際制品的形狀往往十分復(fù)雜寸颇，因此弄讥，這些公式的應(yīng)用范圍存在著很大的局限性挣呛。MPI/Cool通過分析模具冷卻系統(tǒng)對模具和制品溫度場的影響，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)的布局谋啃，以達(dá)到使塑件快速舰绘、均衡冷卻的目的，從而縮短注塑成型的冷卻時間葱椭，提高勞動生產(chǎn)效率捂寿，減少廢品，達(dá)到增加企業(yè)經(jīng)濟效益的目的孵运。

MPI/Cool簡介

影響注塑模冷卻的因素很多秦陋，如制品的形狀，冷卻介質(zhì)的種類治笨、溫度驳概、流速，冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置大磺，模具材料抡句，熔體溫度，工件要求的頂出溫度和模具溫度杠愧、制品和模具間的熱循環(huán)交互作用等待榔。這些參數(shù)之間互相聯(lián)系、互相影響流济，唯有這些參數(shù)的合理組合才能獲得理想的效果锐锣。但靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗和簡化公式是很難確定的，只有通過CAE分析才能得到理想的結(jié)果铆糙。MPI/Cool采用邊界元法（Boundary Element Method）對模具的溫度場進(jìn)行三維模擬缕翁，對于制品在其厚度方向上采用解析來計算其溫度分布，并通過制品的熱流量將二者完全耦合進(jìn)行迭代計算求解械琴，一般制品進(jìn)行冷卻分析時迭代計算可能要耗時約12～72小時叠凸，而且對計算機CPU和內(nèi)存要求非常高。同時將模具的溫度場與冷卻管道中冷卻介質(zhì)的能量方程聯(lián)立起來求解狰了，因此可以可靠地計算出制品/模具及模具/冷卻介質(zhì)間的界面溫度滨鼠。在整個計算過程中，考慮了型芯和型腔在制品厚度方向的不對稱性對制品溫度分布的影響乐标。MPI/Cool能夠模擬冷卻管道（包括隔板管捶臂、噴流管、連接軟管）姚损、鑲塊赎躲、多種模具材料、冷流道和熱流道紊徊、分型面及模具邊界對模具和制品溫度的影響肴熏，從而為優(yōu)化冷卻系統(tǒng)提高可靠的依據(jù)鬼雀。MPI/Cool不僅能對中性面模型和Fusion模型進(jìn)行冷卻分析，而且能夠?qū)?D模型進(jìn)行冷卻分析扮超。此外取刃，MPI/Cool 、MPI/Flow和MPI/Warp等相結(jié)合出刷，可以得到十分完美的動態(tài)的注塑過程模擬流態(tài)分析璧疗。

MPI/Cool的作用

MPI/Cool通過對模具、制品馁龟、冷卻系統(tǒng)的傳熱分析崩侠，為用戶提供了豐富的模擬分析結(jié)果。

(1) 冷卻時間 為保證制品在脫模時要有足夠的強度坷檩，以防止脫模后發(fā)生變形却音，要確定合適的冷卻時間。MPI/Cool能夠計算制品完全固化或用戶設(shè)定的固化百分比所需要的冷卻時間矢炼。

(2) 型腔表面的溫度分布 型腔表面溫度對制品質(zhì)量具有重要影響系瓢。MPI/Cool能夠模擬注射周期的型腔表面溫度分布，幫助工藝人員確定模具溫度的均勻程度及是否達(dá)到材料所要求的模具溫度辣摘。對于中性面模型撼由，MPI/Cool還可以計算制品兩個側(cè)面的溫度差別。

(3) 制品厚度方向的溫度分布 制品在頂出時刻的溫度是確定冷卻時間是否合理的重要因素涵群，如果溫度過高狭鳖，則需加強冷卻或適當(dāng)延長冷卻時間，而溫度過低盲拐，說明冷卻時間太長拳沙。MPI/Cool能夠預(yù)測制品在頂出時刻沿厚度方向不同位置的溫度分布，最高溫度在厚度方向的位置号均，沿厚度方向的平均溫度以及某一單元溫度沿厚度方向的變化怔惯。

(4) 制品的固化時間 依據(jù)模具表面的溫度預(yù)測制品完全固化所需要的時間。

(5) 冷卻介質(zhì)的溫度分布及冷卻管道表面的溫度分布 冷卻介質(zhì)的溫度變化易震、冷卻管道表面與冷卻介質(zhì)間的溫度差是決定冷卻是否有效的重要依據(jù)掏绍。

(6) 冷卻管道中的壓力降低、流動速度及其雷諾數(shù) 雷諾數(shù)決定了流動狀態(tài)锭测，應(yīng)保證冷卻介質(zhì)處于紊流狀態(tài)。

(7) 鑲塊的溫度分布芥吟、鑲塊/模具界面的溫度差分布 鑲塊/模具間的溫度差別反映了熱量通過界面的阻力大小侦铜。

(8) 分型面和模具外表面的溫度分布。

MPI/Cool應(yīng)用實例

建模

制品在三維CAD軟件如Pro/E钟鸵、UG钉稍、Solidworks涤躲、Cimatron等中建模，通過STL文件格式讀入Moldflow軟件中贡未，在“MF/View”的前后處理器中完成最后的修改并生成冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)种樱。制品模型、冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)如圖1所示俊卤。該方案共設(shè)計15條水路嫩挤，其中母模側(cè)8條水路（無翻水孔），公模側(cè)7條水路消恍，藍(lán)色管道為φ10mm的直通水路岂昭，黃色管道為φ26mm的擋板水路，以加強公模側(cè)的冷卻效果狠怨。

工藝條件

該柜機上面板制品材料選用CHIMEI ABS‘POLYLAC PA707’约啊，其工藝參數(shù)為：熔體溫度230℃，型腔溫度60℃秫玉。冷卻管道的直徑為φ10mm瘫笋，冷卻介質(zhì)為水，冷卻水溫度為25℃耀到，入口雷諾數(shù)為10000锨堵。整個注塑成型周期為35s，其中注射课枉、保壓及冷卻時間為30s属胖，用于頂出的時間為5s。

模擬結(jié)果

按照上述工藝條件杆赃，對該制品的冷卻過程進(jìn)行了完整的模擬分析莲疤，得到的部分模擬結(jié)果如圖2、圖3宣忧、圖4砍机、圖5、圖6锤扣、圖7所示铭莱。

由圖2可知，母模側(cè)表面溫度分布情況遣妥，從圖中不難發(fā)現(xiàn)其表面溫度分布不太均勻擅编，冷卻效果不太理想，決定將母模側(cè)根據(jù)實際情況在每道水路上增加3～5個翻水孔箫踩，并適當(dāng)調(diào)整水道的數(shù)量與位置爱态，以加強其整體冷卻效果，消除區(qū)部冷卻不均的現(xiàn)象境钟。

由圖3可知锦担，該方案中公模側(cè)冷卻水流速約為5.174liter/min俭识，母模側(cè)冷卻水流速約為4.234 liter/min，它們均超過了2.5 liter/min洞渔，從而表明該制品所設(shè)置的冷卻工藝參數(shù)也較為合理套媚。

由圖4可知，該制品從循環(huán)周期開始到產(chǎn)品完全凝固所需要的時間為62.32s磁椒，大部分區(qū)域在20s內(nèi)就可以凝固（開模前該制品的凝固率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過80%堤瘤，因此不會影響脫模），開模時一小部分紅顏色區(qū)域仍未凝固衷快，而最長凝固時間竟達(dá)60s左右（也正是產(chǎn)品上兩股料流匯流區(qū)域）宙橱，故將有輕微縮水現(xiàn)象發(fā)生，需在該區(qū)域適當(dāng)調(diào)整冷卻水路和翻水孔的位置贬市，以降低該處的溫度版掘，從而減少該處的熱彎曲變形，提高制品的整體質(zhì)量劈警。

由圖5可知昔疆，水溫升高較小（進(jìn)出口水溫差在2度以內(nèi)）遵盼，冷卻水路的長度設(shè)計是可以達(dá)到其冷卻要求的谤郑。成型時不要為了省事而將部分或全部水路串聯(lián)起來，否則會因整個水路過長而導(dǎo)致水溫持續(xù)升高刑映，從而降低模具與制品的冷卻效果直呈，延長了頂出時間，降低了勞動生產(chǎn)效率翰鬓。

由圖6可知忽畏，母模側(cè)入口雷諾數(shù)為10000，公模側(cè)翻水孔雷諾數(shù)為10000坟翠，入口雷諾數(shù)為12221赖钞，部分超過了設(shè)定的雷諾數(shù)10000，表明其所設(shè)置的冷卻工藝參數(shù)也較為合理聘裁。

由圖7可知雪营，型腔中大部分料流前鋒溫度沒有超過材料極限(極限值：+/-20℃)，在薄壁部分料流前鋒溫度稍微偏低一點衡便，但整個制品溫差沒有超過20℃献起，表明該制品的質(zhì)量將能得到很好的保證。

結(jié)束語

MPI/Cool通過對冷卻過程的模擬分析镣陕，可以幫助模具設(shè)計人員和工藝人員全面了解模具冷卻系統(tǒng)的冷卻效率及其合理性谴餐。這對于優(yōu)化出合理的冷卻系統(tǒng)，提高制品的勞動生產(chǎn)效率和質(zhì)量，具有非常重要的指導(dǎo)意義

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