本文摘要：模具冷却系统设计的优劣是模具设计顺利与否的一个关键因素，它直接影响塑料制品的质量和生产效率。

模具冷却系统设计的优劣是模具设计顺利与否的一个关键因素，它直接影响塑料制品的质量和生产效率。在塑料成型过程中，塑料制品在型腔中的加热时间要占到整个成型周期的50%~60%，而且加热的速度和均匀分布性直接影响制品的质量。如果冷却系统设计不合理的话，不会导致生产周期长，成本高，另一方面，不均匀分布的加热也不会导致产品因热应力而产生翘曲变形，从而影响产品品质。另外，模具因加热设计不欠佳产生的问题，会像焊系统那样更容易被找到，例如可以审视制品外观或者观查短射(shortshot)样品，以找到有可能的症结。

常用的冷却系统设计塑料成型的冷却系统还包括模板和模仁(Cavity and Core)的加热水路(cooling channels)及装置(devices) - 如隔水板(baffles，闻图1)、喷泉管(bubblers，闻图2)、热管(thermal pins，闻图3)等。图一图二图三冷却系统也还包括供给和重复使用冷却液(coolant)的装置和配管(piping)，如模温机(mold temperature control unit)、管线(pipelines)、燃烧室(manifolds)、软管(holses)等，模温机调整冷却液温度到一原作温度范围，配管交会模温机和悬挂在注塑机上的模具，燃烧室将冷却液分流或汇聚，软管则交会燃烧室和模具)或模具中有所不同的水路。

因加热不欠佳而造成的外观问题加热失衡使得塑件各区域的烧结有其先后，后烧结的塑料剪切形变大，其表面光泽暗淡，反之则较晦暗，造成阴阳面的分解，伤到外观质量。图4 是一汽车内饰件，材料是 PP+EPDM，表面光泽差异大使得塑件不被拒绝接受。其两处光泽不知的区域背后，各有一嵌块(insert)，其内并无加热孔道及装置，然而围困镶块的模仁内则有加热孔道及装置。塑料因加热失衡而膨胀失衡，导致表面光泽的差异。

图四模温高且均匀分布，瓦解形变小，对不半透明件而言，其表面光泽度低。图5 是微塑胶箭出有成型( The Microcellular Injection Molding)的ABS塑件。

下面的塑件是以蒸汽均匀分布冷却的高模温模成型的，与模腔的打磨面临不应的塑件表面光可鉴人，与模腔的咬花面临不应的塑件表面规整圆润。上面塑件是以传统较低且不均匀分布的模温成型，不但黯然失色，而且光泽失衡。

模温低且均匀分布，对半透明件而言，其透明度好。图五图六图6 是对应于100 C、120 C 和140 C模温成型的半透明件的光弹效应图(photoelasticdiagram)。

可以显现出模温愈多低，其色彩变化愈缓且均匀分布，解释其瓦解形变较低、透明度好。因加热失衡而造成的变形问题塑料箭出有成型的填充阶段使用高模温，可以保证产品的质量(如低光无痕)，后填充阶段使用较低模温，可以延长周期时间，这样强弱模温交错以顾及产品质量与生产效率的技术就叫做强弱模温转换技术。

使用此一方式生产高光免除喷涂的产品，往往因为变形的问题而后遗症深感。原因经常是母和公模在填充阶段分别使用低和较低的模温，母和公模外侧的风扇与型腔的中心面不平面，减少回应一中心面不平面的瓦解形变，使得扳转产品变形的倾斜力矩减少，产品变形就较为大。

图7 是一使用强弱模温转换技术箭出有成型的PC/ABC的46吋电视机前框。原本母和公模模温在填充阶段分别为120C和50C，在后填充阶段则都是50C，结果该电视机前框向母模凸(concave towardcavity side)。图七经Moldflow仿真，将母和公模模温在填充阶段都改为145C，而在后填充阶段都改为10C，变形增加7/8，加热时间基本恒定，而因填充阶段使用的模温是PC的玻璃移往温度(glass transition temperature)，产品表面的高光效果较后于欠佳。

图8 是PBT-GF30的继电器(relay)部品，其长方型盒状产品的侧壁，有向内凹(convex inward)的情形，这往往是四个内角隅的加热严重不足，导致盒内外加热失衡与膨胀失衡的结果，从Moldflow变形原因角度分析，我们称作角落效应。图八加热平衡要考虑到塑件在公模和母模外侧(core and cavity sides)的加热要对塑件的中心面临称之为，也要考虑到塑件在单侧-公或母模外侧-的加热规整，否则都会造成塑料的膨胀失衡、较高的瓦解形变和较小的变形。因加热不欠佳而造成宽的成型周期加热时间大约占到成型周期(molding cycle)时间的60%，如果加热时间宽，成型周期时间就无法延长。

加热失衡也不会缩短成型周期。这是因为加热失衡使得塑料膨胀失衡，而在塑件烧结后留给较高的瓦解形变(residualstress)，如果太早开模和顶出塑件，塑件太软，在低瓦解形变下，塑件变形较小。

一般来说的对策往往是缩短加热时间，使得强制在模腔内定型的塑件降温到其强度不足以抗拒其内的瓦解形变为止，这样成型周期就不会因为加热时间的缩短而变大。图9 是汽车配上光镜产品，完整模具流道设计为12mm，产品加热必须25秒，但柱塞凝结50%可以顶出必须57秒，成型周期过长，经过Moldflow优化分析，将冷流道直径改回9mm，符合成型拒绝，而且流道加热时间只必须35秒，这样改模后，将成型周期延长了22秒。图九塑料成形模的加热和少见的问题如光泽差异、色泽差异、透明度、翘曲变形、宽的成型周期等息息相关，加热设计必需侧重平衡和效率，而Moldflow需要老大我们优化水路的设计，协助我们大幅提高良率和生产力。

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