模具冷卻水流動為什麼要達到湍流

A. 為什麼冷凝管中的冷卻水從下口進 上口出

冷凝管中的冷水低進高出有兩個好處.
一是,延長熱交換時間,充分利用資源.但這不是主要的作用.
二是,高溫的水密度比底溫的水小,冷水如果由下而上,冷凝水就可能會因為下面密度小,有上升趨勢,而倒致冷卻水在管內形成湍流,不利於換熱的有效進行.
而從下而上,就不會存在這個問題了.

B. 如何為模具設計完美的冷卻系統

注塑成型工藝是成型塑料製品的一種常用方法，其工藝流程如圖1-1所示。 從以上工藝流程可以看出，注塑成型是一個循環過程，完成注塑成型需要經過預塑、注塑、冷卻定型3個階段。 （1）預塑階段。螺桿開始旋轉，然後將從料斗輸送過來的塑料向螺桿前端輸送，塑料在高溫和剪切力的作用下塑化均勻並逐步聚集在料筒的前端，隨著熔融塑料的聚集，壓力越來越大，最後克服螺桿背壓將螺桿逐步往後推，當料筒前部的塑料達到所需的注塑量時，螺桿停止後退和轉動，預塑階段結束。 （2）注塑階段。螺桿在注塑油缸的作用下向前移動，將儲存在料筒前部的塑料以多級速度和壓力向前推壓，經過流道和澆口注入已閉合的模具型腔中。 （3）冷卻定型階段。塑料在模具型腔中經過保壓，防止塑料倒流直到塑料固化，型腔中壓力消失。一個生產周期中冷卻定型時間占的比例最大。 注塑過程是一個周期性循環過程，每個循環內要完成模具關閉、填充、保壓、冷卻、開模、頂出製品等操作。其中，注塑（熔體填充）、保壓和冷卻是關繫到能否順利成型的3個關鍵環節。然而熔體的流動行為和填充特性又和填充的壓力、速度以及熔體的溫度密切相關，了解熔體的流動行為等相關特性，對於設計整個注塑工藝意義重大。 1.1.1 注塑工藝參數 1．注塑壓力 注塑壓力是由注塑系統的液壓系統提供的。液壓缸的壓力通過注塑機螺桿傳遞到塑料熔體上，塑料熔體在壓力的推動下，經注塑機的噴嘴進入模具的豎流道（對於部分模具來說也是主流道）、主流道、分流道，並經澆口進入模具型腔，這個過程即為注塑過程，或者稱之為填充過程。壓力的存在是為了克服熔體流動過程中的阻力，或者反過來說，流動過程中存在的阻力需要注塑機的壓力來抵消，以保證填充過程順利進行。 在注塑過程中，注塑機噴嘴處的壓力最高，以克服熔體全程中的流動阻力。其後，壓力沿著流動長度往熔體最前端波前處逐步降低，如果模腔內部排氣良好，則熔體前端最後的壓力就是大氣壓。 影響熔體填充壓力的因素很多，概括起來有3類：（1）材料因素，如塑料的類型、粘度等；（2）結構性因素，如澆注系統的類型、數目和位置，模具的型腔形狀以及製品的厚度等；（3）成型的工藝要素。 2．注塑時間 這里所說的注塑時間是指塑料熔體充滿型腔所需要的時間，不包括模具開、合等輔助時間。盡管注塑時間很短，對於成型周期的影響也很小，但是注塑時間的調整對於澆口、流道和型腔的壓力控制有著很大作用。合理的注塑時間有助於熔體理想填充，而且對於提高製品的表面質量以及減小尺寸公差有著非常重要的意義。 注塑時間要遠遠低於冷卻時間，大約為冷卻時間的1/10～1/15，這個規律可以作為預測塑件全部成型時間的依據。在作模流分析時，只有當熔體完全是由螺桿旋轉推動注滿型腔的情況下，分析結果中的注塑時間才等於工藝條件中設定的注塑時間。如果在型腔充滿前發生螺桿的保壓切換，那麼分析結果將大於工藝條件的設定。 3．注塑溫度 注塑溫度是影響注塑壓力的重要因素。注塑機料筒有5～6個加熱段，每種原料都有其合適的加工溫度（詳細的加工溫度可以參閱材料供應商提供的數據）。注塑溫度必須控制在一定的范圍內。溫度太低，熔料塑化不良，影響成型件的質量，增加工藝難度；溫度太高，原料容易分解。在實際的注塑成型過程中，注塑溫度往往比料筒溫度高，高出的數值與注塑速率和材料的性能有關，最高可達30℃。這是由於熔料通過注料口時受到剪切而產生很高的熱量造成的。在作模流分析時可以通過兩種方式來補償這種差值，一種是設法測量熔料對空注塑時的溫度，另一種是建模時將射嘴也包含進去。 4．保壓壓力與時間 在注塑過程將近結束時，螺桿停止旋轉，只是向前推進，此時注塑進入保壓階段。保壓過程中注塑機的噴嘴不斷向型腔補料，以填充由於製件收縮而空出的容積。如果型腔充滿後不進行保壓，製件大約會收縮25%左右，特別是筋處由於收縮過大而形成收縮痕跡。保壓壓力一般為充填最大壓力的85%左右，當然要根據實際情況來確定。 5．背壓 背壓是指螺桿反轉後退儲料時所需要克服的壓力。採用高背壓有利於色料的分散和塑料的融化，但卻同時延長了螺桿回縮時間，降低了塑料纖維的長度，增加了注塑機的壓力，因此背壓應該低一些，一般不超過注塑壓力的20%。注塑泡沫塑料時，背壓應該比氣體形成的壓力高，否則螺桿會被推出料筒。有些注塑機可以將背壓編程，以補償熔化期間螺桿長度的縮減，這樣會降低輸入熱量，令溫度下降。不過由於這種變化的結果難以估計，故不易對機器作出相應的調整。

C. 注塑模具冷卻系統

注塑模具的冷卻系統的冷卻水，在一般情況下，工作時，水是不停的在循環的。只有在冬天裡，溫度很低的情況下，模具本身的溫度很低，這時如果再打開冷卻循環水，型腔就會打不滿，這時，冷卻循環水才可以短時間的關閉，等到幹了一段時間後，模具已經發燙了，就要把冷卻水打開，再進行冷卻循環。

D. 蒸餾實驗中，冷凝水為什麼要下進上出

冷凝管中的冷水下進上出有兩個好處. (1)延長熱量交換時間,使熱量能更充分。(2)高溫的水密度比底溫的水小,冷水如果由下而上,冷凝水就可能會因為下面密度小,有上升趨勢,而倒致冷卻水在管內形成湍流,非常不利於換熱的有效進行， 而且冷凝管會因為冷熱不均導致冷凝管炸裂。
一般蒸餾汽始終保持100攝氏度，不需要及時控溫，所以不需要使用溫度計。

E. 注塑工藝

塑料電子零部件大都採用注射成型，由於這些塑料件本身具有較高的設計精度，使用特殊的工程塑料加工，對這些塑料件不能採用常規的注射成型，而必須採用精密注射成型工藝技術。為了保證這些精密塑料件的性能、質量與可靠性及長期使用的穩定性，注射成型出質量較高、符合產品設計要求的塑料製品，必須對塑料材料、注塑設備與模具設計及注塑工藝以及注塑現場管理進行完善。

我們通常說的精密注塑成型是指注塑製品的外型精度應滿足嚴格的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要進行精密注塑必須有許多相關的條件，而最本質的是塑料材料、注塑模具、注塑工藝和注塑設備這四項基本因素。設計塑料製品時，應首先選定工程塑料材料，而能進行精密注塑的工程塑料又必須選用那些力學性能高、尺寸穩定、抗蠕變性能好、耐環境應力開裂的材料。其次應根據所選擇的塑料材料、成品尺寸精度、件重、質量要求以及預想的模具結構選用適用的注塑機。在加工過程中，影響精密注塑製品的因素主要來自模具的溫度、注塑工藝控制，以及生產現場的環境溫度和濕度變化幅度及後天產品退火處理等方面。

就精密注塑而言，模具是用以取得符合質量要求的精密塑料製品的關鍵之一，精密注塑用的模具應切實符合製品尺寸、精度及形狀的要求，模具材料應嚴格選取。但即使模具的精度、尺寸一致，其模塑的塑料製品之實際尺寸也會因收縮量差異而不一致。因此，有效地控制塑料製品的收縮率在精密注塑技術中就顯得十分重要。

注塑模具設計得合理與否會直接影響塑料製品的收縮率，由於模具型腔尺寸是由塑料製品尺寸加上所估算的收縮率求得的，而收縮率則是由塑料生產廠家或工程塑料手冊推薦的一個范圍內的數值，它不僅與模具的澆口形式、澆口位置與分布有關，而且與工程塑料的結晶取向性(各向異性)、塑料製品的形狀、尺寸、到澆口的距離及位置有關，同時和模具冷卻分布系統緊密相關。影響塑料收縮率的主要有熱收縮、相變收縮、取向收縮、壓縮收縮與彈性回復等因素，而這些影響因素與精密注塑製品的成型條件或操作條件有關。因此，在設計模具時必須考慮這些影響因素與注塑條件的關系及其表觀因素，如注塑壓力與模腔壓力及充模速度、注射熔體溫度與模具溫度、模具結構及澆口形式與分布，以及澆口截面積、製品壁厚、塑料材料中增強填料的含量、塑料材料的結晶度與取向性等因素的影響。上述因素的影響也因塑料材料不同、其它成型條件如溫度、濕度、繼續結晶化、成型後的內應力、注塑機的變化而不同。

由於注塑過程是把塑料從固態(粉料或粒料)向液態(熔體)又向固態(製品)轉變的過程。從粒料到熔體，再由熔體到製品，中間要經過溫度場、應力場、流場以及密度場等的作用，在這些場的共同作用下，不同的塑料(熱固性或熱塑性、結晶性或非結晶性、增強型或非增強型等)具有不同的聚合物結構形態和流變性能。凡是影響到上述"場"的因素必將會影響到塑料製品的物理力學性能、尺寸、形狀、精度與外觀質量。這樣，工藝因素與聚合物的性能、結構形態和塑料製品之間的內在聯系會通過塑料製品表現出來。分析清楚這些內在的聯系，對合理地擬定注塑加工工藝、合理地設計並按圖紙製造模具、乃至合理選擇注塑加工設備都有重要意義。精密注塑與普通注塑在注塑壓力和注射速率上也有區別，精密注塑常採用高壓或超高壓注射、高速注射以獲得較小的成型收縮率。綜合上述各種原因，設計精密注塑模具時除考慮一般模具的設計要素外，還須考慮以下幾點：①採用適當的模具尺寸公差；②防止產生成型收縮率誤差；③防止發生注塑變形；④防止發生脫模變形；⑤使模具製造誤差降至最小；⑥防止模具精度的誤差；⑦保持模具精度。
收縮率會因注塑壓力而發生變化，因此，對於單型腔模具，型腔內的模腔壓力應盡量一致；至於多型腔模具，型腔之間的模腔壓力應相差很小。在單型腔多澆口或多型腔多澆口的情況下，必須以相同的注塑壓力注射，使型腔壓力一致。為此，必須確保使澆口位置均衡。為了使型腔內的模腔壓力一致，最好使澆口入口處的壓力保持一致。澆口處壓力的均衡與流道中的流動阻力有關。所以，在澆口壓力達到均衡之前，應先使流通均衡。

由於熔體溫度和模具溫度對實際收縮率產生影響，因此在設計精密注塑模具型腔時，為了便於確定成型條件，必須注意型腔的排列。因為熔融塑料把熱量帶入模具，而模具的溫度梯度分布一般是圍繞在型腔的周圍，呈以主流道為中心的同心圓形狀。

因此，流道均衡、型腔排列和以主流道為中心的同心圓狀排列等設計措施，對減小各型腔之間的收縮率誤差、擴大成型條件的允許范圍以及降低成本都是必要的。精密注塑模具的型腔排列方式應滿足流道均衡和以主流道為中心排列兩方面的要求，且必須採用以主流道為對稱線的型腔排列方式，否則會造成各型腔的收縮率差異。

由於模具溫度對成型收縮率的影響很大，同時也直接影響注塑製品的力學性能，還會引起製品表面發花等各種成型缺陷，因此必須使摸具保持在規定的溫度范圍內，而且還要使模具溫度不隨時間變化而變化。多型腔模具的各型腔之間的溫差也不得發生變化。為此，在模具設計中必須採取對模具加熱或冷卻的溫度控制措施，且為了使模具各型腔間的溫差盡量縮小，必須注意溫控-冷卻迴路的設計。在型腔、型芯溫控迴路中，主要有串聯冷卻與並聯冷卻兩種連接方式。

從熱交換效率來看，冷卻水的流動應呈紊流。但是在並聯冷卻迴路中，成為分流的一條迴路中的流量比在串聯冷卻迴路中的流量小，這樣可能會形成層流，而且實際進入每條迴路中的流量也不一定相同。由於進入各迴路的冷卻水溫度相同，各型腔的溫度也應相同，但實際上因各迴路中的流量不同，且每條迴路的冷卻能力也不相同，致使各模腔的溫度也不可能一致。採用串聯冷卻迴路的缺點是冷卻水的流動阻力大，最前面的型腔入口處的冷卻水溫度同最後型腔入口處的冷卻水溫度有明顯的差別。冷卻水出入口的溫差因流量的大小而變化。對於加工.塑料件的小型精密注塑模具而言，一般從降低模具成本考慮，採用串聯冷卻迴路較適宜。如果所使用的模溫調節控制儀(機)的性能能在2℃內控製冷卻水的流量，則各型腔的溫差最大也可保持在2℃范圍內。

模具型腔和型芯應有各自的冷卻水迴路系統。在冷卻迴路的設計上，由於從型腔和型芯上所攝取的熱量不同，迴路結構的熱阻力也不一樣，型腔與型芯入口處的水溫會產生很大的溫差。若採用同一系統，冷卻迴路設計也較困難。一般.塑料件用的小型注塑模具型芯都很小，採用冷卻水系統有很大的困難。如有可能，可以採用被青銅材料製造型芯，對實心鈹青銅型芯則可採用插入式冷卻的方法。另外，在對注塑製品採取防止翹曲的對策時，也希望型腔與型芯之間保持一定的溫差。因此設汁型腔與型芯的冷卻迴路時應能分別進行溫度的調節和控制。為了保持在注塑壓力、鎖模力下的模具精度，設計模具結構時必須考慮對型腔零件進行磨削、研磨和拋光等加工的可行性。盡管型腔、型芯的加工已經達到高精度的要求，而且收縮率也同所預計的一樣，但由於成型時的中心偏移，其所成型的製品內側、外側的相關尺寸都很難達到塑料零部件的設計要求。為了保持動、定模型腔在分型面上的尺寸精度，除了設置常規模具所常用的導柱、導套定中心外，還必須加裝錐形定位銷或楔形塊等定位以確保定位精度准確、可靠。

精密注塑技術是塑料零部件的主要和關鍵生產技術，而精密注塑模具的設計是這項生產技術的主要部分，合理地設計精密注塑模具是獲得精密製品的基礎和必要前提。通過合理地確定模具的尺寸與公差、採取防止注塑製品產生收縮率誤差、注塑變形、脫模變形、溢邊等，以及確保模具精度等技術措施，並採用正確的精密注塑工藝、適用的工程塑料材料和精密的注塑設備，使之達到最佳的匹配！
轉自中國塑料助劑商情網
參考資料： http://www.paddic.com

F. 模具水道設計有什麼規律

冷卻水道設計規律：

①在允許的條件下，冷卻水道距型腔壁不宜太遠，也不宜太近，以免影響冷卻效果和注塑模具的強度，通常在12-20mm范圍內。

②注意平衡注塑模具中塑料注塑加工件不同部位的冷卻。同一塑料注塑加工件的不同部位的冷卻應與塑料注塑加工件的厚度相匹配，當製件壁厚均勻時，盡可能使所有的冷卻水道到各處型腔表面的距離相等。當製件壁厚不均勻時，在壁厚處開設距離較小的冷卻水道。

③冷卻水道不應穿過設有鑲塊或其接縫部位，以防漏水。

④冷卻水道內不應有存水或產生迴流的部位。冷卻孔道直徑一般不小於8mm，進水管直徑的選擇，應使進水流速不超過冷卻孔道中的水流速度，避免產生過大的壓降。

⑤型腔、型芯或成形芯應分別冷卻，並應保證其冷卻平衡.

⑥澆口部位是注塑模具上最熱的部位，應加強冷卻，一般將冷卻水的人口設在澆口處，使冷卻水先通過澆口處.

⑦避免將冷卻水道開在注塑加工製品的熔合紋處，以免降低注塑加工製品此處的強度。

⑧進、出水的水管接頭應設在不影響操作的方向，盡可能設在注塑模具的同一側，通常朝向注塑加工機的背面。

⑨水管連接處必須密封，保證不漏水。

⑩當注塑模具僅設一個人水口和一個出水口時，冷卻管道應進行串聯連接，並聯連接因各迴路的流動阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。

G. 湍流理論的湍流的起因

層流過渡為湍流的主要原因是不穩定性。在多數情況下，剪切流中的擾動會逐漸增長，使流動失去穩定性而形成湍流斑，擾動繼續增強，最後導致湍流。這一類湍流稱為剪切湍流。兩平板間的流體受下板面加熱或由上板面冷卻達到一定程度，也會形成流態失穩，猝發許多小尺度的對流；上下板間的溫差繼續加大，就會形成充分發展的湍流。這一類湍流稱熱湍流或對流湍流。邊界層、射流以及管道中的湍流屬於前一類；夏天地球大氣受下墊面加熱後產生的流動屬於後一類。為了弄清湍流過渡的機制，科學家們開展了關於流動穩定性理論(見流體運動穩定性)、分岔(bifurcation)理論和混沌(chaos)理論的研究,還進行了大量實驗研究（見湍流實驗）。對於從下加熱流層而向湍流過渡的問題，原來傾向於下述觀點：隨著流層溫差的逐漸增加，在發生第一不穩定後，出現分岔流態；繼而發生第二不穩定，流態進一步分岔；然後第三、第四以及許多更高程度的不穩定接連發生；這種復雜的流動稱為湍流。實驗結果支持這一論點。但是，這一運動過程在理論上得不出帶有連續譜的無序運動，而與實驗中觀察到的連續譜相違。對不穩定系統的理論分析提出了另一種觀點：在發生第一、第二不穩定之後，第三不穩定就直接導致一個可解釋為湍流的無序運動。這一觀點也得到實驗的支持。剪切流中湍流的發生情況更為復雜。實驗發現，平滑剪切流向湍流過渡常會伴有突然發生的、作奇特波狀運動的湍流斑或稱過渡斑。可以設想，許多逐漸形成的過渡斑，由於一再出現的新的突然擾動而互相作用和衰減，使混亂得以維持。把過渡斑作為一種孤立的非線性波動現象來研究，有可能對湍流過渡現象取得較深刻的理解。因此，存在著不止一條通向湍流的途徑。過去認為，一個機械繫統發生無序行為往往是外部干擾或外部雜訊影響的結果。然而,觀察到:在某個系統里進行確定的基本操作會導致混亂的重復發生。這類系統可認為含有一個能吸引系統維持混亂的奇怪吸引子。這種混亂現象稱為短暫混沌。預期對這種短暫混沌的可普遍化特性的研究將會得到說明完全發展的無序現象（湍流）的新線索。

H. 在進行CFD計算的時候，請問為什麼要有湍流模型湍流模型的作用是什麼

CFD是應用數值求解N-S方程來獲得全場的參數的。
在湍流的N-S方程中雷諾應力方程的加入使求解不封閉（通俗講就是解不了），因此就有人建立了相應地湍流模型來進行模化，從而求解整個流場。
CFD中的不同內湍流模型對於不同流動問題的求解有著不同的精度，因此需要選擇和求解問題相應地湍流模型來進行求解，以獲得較高的精度。
具體講常用的工程湍流模型有S-A模型、k-epsilon模型等等
想要了解更多容可以參考高等流體力學，計算流體動力學、或者相關的CFD軟體幫助

I. 模具接冷卻水、油溫問題

材料沒有關系，冷卻水與模溫機是控制模具溫度的，有利於產品穩定，恆定的溫度有利於成型，一般光潔度高產品精度高的都用模溫器，這樣穩定，如果沒有這些措施模具溫度高了會出廢邊，低了料不足，差數不好設置

J. 模具在注塑時運水在流動嗎

注塑的時候是不流動的。只有在冷卻時間段才會流動，這是注塑基本的常識問題。
注塑周期中有以下幾個時間段：合模》注塑填充》保壓》冷卻》開模》頂出。只有在冷卻時間段，注塑機才打開水閥，其他時間段都是關閉的，但關閉不代表水管里沒有水，只是不流動而已