注塑冷卻時(shí)間占據(jù)整個(gè)成型周期七成左右的時(shí)長(zhǎng)，冷卻時(shí)間設(shè)置不合理，會(huì)直接帶來(lái)生產(chǎn)效率下降、產(chǎn)品翹曲變形、內(nèi)部殘余應(yīng)力大、脫模

拉傷等一系列問(wèn)題。很多現(xiàn)場(chǎng)調(diào)機(jī)人員依靠經(jīng)驗(yàn)直接給定冷卻參數(shù)，缺少量化計(jì)算邏輯，容易出現(xiàn)冷卻過(guò)度浪費(fèi)機(jī)臺(tái)產(chǎn)能，或是冷卻不足帶

來(lái)批量品質(zhì)異常。掌握冷卻時(shí)間科學(xué)計(jì)算方式，結(jié)合材料特性、產(chǎn)品壁厚、模具溫度綜合判定，能夠兼顧產(chǎn)品品質(zhì)與生產(chǎn)節(jié)拍。

一、注塑冷卻時(shí)間理論計(jì)算公式

注塑行業(yè)通用的冷卻時(shí)間理論計(jì)算，以制品最厚位置壁厚作為核心計(jì)算基準(zhǔn)，主要針對(duì)塑件型腔內(nèi)部熔體從熔融狀態(tài)降溫到可以安全脫模溫

度所需要的時(shí)間。平板類(lèi)簡(jiǎn)單塑件常用指數(shù)冷卻公式，t=((h/2)2 / π2 α) × ln [4×(Tm?Tw) / π×(Te?Tw)]，公式內(nèi) t 代表冷卻時(shí)間，h 為塑件

最大壁厚，α 代表塑料熱擴(kuò)散系數(shù)，Tm 為熔體料溫，Tw 為模具型腔表面溫度，Te 為塑件脫模允許溫度。

從公式可以看出，冷卻時(shí)間和壁厚呈現(xiàn)平方關(guān)系，壁厚翻倍的情況下，冷卻時(shí)間會(huì)提升四倍，這也是厚壁產(chǎn)品成型周期大幅拉長(zhǎng)的根本原因。

熱擴(kuò)散系數(shù)屬于材料固有屬性，不同塑膠材料數(shù)值固定，直接決定熱量向外傳導(dǎo)的快慢。熔體溫度、模溫、脫模溫度三者之間的溫差，同樣

會(huì)改變冷卻耗時(shí)，溫差越大，需要的冷卻時(shí)間相應(yīng)增加。該公式適合做前期理論預(yù)估，計(jì)算得到的數(shù)值為理論最小冷卻時(shí)間，實(shí)際生產(chǎn)還需

要疊加安全余量，不能直接拿來(lái)作為機(jī)臺(tái)設(shè)定參數(shù)。

二、材料熱物性參數(shù)參考依據(jù)

熱擴(kuò)散系數(shù)是計(jì)算冷卻時(shí)間的基礎(chǔ)參考依據(jù)，不同塑料材料熱傳導(dǎo)能力差異明顯，直接影響冷卻效率。ABS 熱擴(kuò)散系數(shù)約 0.08?0.09mm2/s，

PP 材料約 0.11?0.13mm2/s，PC 約 0.07?0.08mm2/s，PA66 加玻纖之后可以達(dá)到 0.14?0.16mm2/s，添加玻纖會(huì)提升材料熱擴(kuò)散性能，同等

壁厚條件下冷卻時(shí)間可以適當(dāng)縮短。

脫模允許溫度是另一項(xiàng)關(guān)鍵參考，代表塑件能夠安全脫模不會(huì)發(fā)生明顯變形的最高溫度，該數(shù)值一般接近材料熱變形溫度。ABS 脫模溫度參考

 85?95℃，PP 脫模溫度參考 60?75℃，PC 脫模溫度 110?120℃，PA66 加玻纖脫模溫度 100?115℃。如果脫模溫度設(shè)置過(guò)高，塑件內(nèi)部還留存

大量熱量，脫模之后繼續(xù)收縮，發(fā)生翹曲、凹陷；脫模溫度過(guò)低，則冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，浪費(fèi)生產(chǎn)節(jié)拍。改性料、阻燃料、填充料的物性會(huì)發(fā)生改

變，需要以材料廠家提供的物性表作為優(yōu)先參考，不可以直接沿用基材參數(shù)。

三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與模具條件修正因素

理論公式計(jì)算結(jié)果只針對(duì)理想均勻壁厚平板產(chǎn)品，現(xiàn)實(shí)塑件存在筋條、BOSS 柱、厚薄交接位置，需要對(duì)計(jì)算結(jié)果做修正。塑件最大壁厚位置

決定最小冷卻時(shí)間，而不是平均壁厚，BOSS 柱、厚加強(qiáng)筋局部位置熱量堆積，熱量很難向外散發(fā)，這一類(lèi)局部厚位往往是冷卻不足缺陷的源頭。

遇到局部厚膠結(jié)構(gòu)，冷卻時(shí)間需要在理論計(jì)算值基礎(chǔ)上增加 20%?50% 安全系數(shù)。

模具冷卻水路設(shè)計(jì)好壞會(huì)改變實(shí)際散熱效率，水路直徑、水路距離型腔的距離、水路間距、冷卻水流量水溫都會(huì)帶來(lái)影響。當(dāng)水路排布稀疏、

離型腔距離偏大，模具散熱能力下降，即便理論計(jì)算出冷卻時(shí)間，實(shí)際也要加大參數(shù)。冷卻水溫度越高，模腔表面溫度 Tw 越高，冷卻周期隨

之變長(zhǎng)。薄壁小件水路設(shè)計(jì)充足，可在理論值基礎(chǔ)上適當(dāng)縮減時(shí)間；大件、厚壁外殼類(lèi)產(chǎn)品，必須放大安全余量。同時(shí)還要考慮澆口凍結(jié)時(shí)間，

澆口凍結(jié)完成之后保壓失去效果，冷卻時(shí)間設(shè)置不能短于澆口凍結(jié)時(shí)間，否則會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品回料、尺寸不穩(wěn)定。

四、現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)驗(yàn)證確認(rèn)方法

理論計(jì)算完成之后，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試模驗(yàn)證得到最終生產(chǎn)參數(shù)，計(jì)算值作為起點(diǎn)，而不是最終設(shè)定值。梯度降低冷卻時(shí)間做測(cè)試，每次小

幅下調(diào)參數(shù)，觀察脫模瞬間產(chǎn)品狀態(tài)，看脫模之后是否出現(xiàn)鼓包、凹陷、頂出變形，同時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品尺寸變化。當(dāng)出現(xiàn)變形、縮水、尺寸波動(dòng)變

大，代表已經(jīng)到達(dá)冷卻時(shí)間下限，最終生產(chǎn)參數(shù)要高于該下限數(shù)值，預(yù)留 10%?20% 生產(chǎn)波動(dòng)余量，應(yīng)對(duì)水溫波動(dòng)、料溫波動(dòng)、原料批次差異。

厚壁產(chǎn)品還可以采用模內(nèi)溫度探頭實(shí)測(cè)型腔內(nèi)部溫度，直接讀取塑件中心層溫度，當(dāng)中心溫度下降至預(yù)設(shè)脫模溫度，對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是真實(shí)最小

冷卻時(shí)間，這種實(shí)測(cè)方式準(zhǔn)確度高于純公式計(jì)算。大批量連續(xù)生產(chǎn)的時(shí)候，冷卻水會(huì)持續(xù)吸熱，模溫會(huì)緩慢爬升，不能只參考首模狀態(tài)，要連

續(xù)幾十模之后再?gòu)?fù)核冷卻時(shí)間是否適配。

總結(jié)

注塑冷卻時(shí)間依靠公式可以完成前期理論測(cè)算，壁厚平方關(guān)系、材料熱擴(kuò)散系數(shù)、脫模允許溫度是核心計(jì)算參考依據(jù)，但理論模型建立在理想

條件之下，不能直接等同于機(jī)臺(tái)實(shí)際參數(shù)。產(chǎn)品局部厚膠結(jié)構(gòu)、模具冷卻水路效果、澆口凍結(jié)條件都會(huì)帶來(lái)偏差，計(jì)算數(shù)值只作為試模起始參

數(shù)。實(shí)際生產(chǎn)流程應(yīng)當(dāng)是理論計(jì)算得出基礎(chǔ)時(shí)間，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與模具條件進(jìn)行修正，再通過(guò)梯度試模驗(yàn)證找到冷卻時(shí)間下限，增加合理安全

余量之后確定量產(chǎn)參數(shù)。兼顧理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，才能夠既避免冷卻不足帶來(lái)的翹曲、縮水缺陷，又可以壓縮不必要的成型周期，提升注塑

生產(chǎn)綜合效益。