随形冷 却解 决 方 案提 升 注 塑 成型效率 德 国 Al f r e d K r c h e r公 司 ( 凯驰 ) 通 过 在 其 注 塑成 型 模 具 中使 用 具 有 随 形 冷 却 功 能 的 模 芯 ， 将每 个塑料 外 壳制 品的 冷却 时间缩短 了 5 5 ， 极 大地提 高 了 公 司的注塑成 型生产效率。这种 特 殊模 芯 由雷尼 绍设 计 ， 并 采 用 金属增 材制造 技术生产。 德 国 Alf r e d K r c h e r公 司 ( 凯驰 ) 生产 的高 压 清洗 机 不 仅 已成为众 多德国家庭必 备的清洁 设 备 ， 而 且在 国际市 场 上也 备 受 用户青 睐。 由于 K r c h e r 高 压清 洗 机 的强大 功能 和 良好 口碑 ， 无 论 是室 内还 是室 外 ， 越 来越 多 的 人 在 家庭 的 日常清 洁 中使 用 了 K r c h e r 的产 品。 为满 足全球 市场 日益增 长的 需求 ， K r c h e r 每年都要生产数 以 百万台紧凑型清洗机。每年 单是 Ob e r s o n t h e i m 一家工厂的 K 2标 准型高 压清洗机的出货量就 超过 两百万 台。然 而 ， 即使 已 实现 如 此高的产量 ， K r c h e r 仍 无法满足 全部市场需求。 K r c h e r 清洗 机 最具 辨 识 度 的特 征 之 一 便 是 它 的鲜 黄 色 外 壳 但外 壳 制造 同时 也是 生产 过 程 中的主 要瓶 颈之 一。例 如 ， K 2 系列清洗机的外壳 由 6台注塑成 型机 生产 ， 每 台机 器每 天可 制造 1 4 9 6个 外 壳 ， 但 这 一 数 量 对 于 K i r c h e r来 说 远 远 不 够 ， 因 为 K r c h e r 拥有 4条装配生产线 ， 工 人 分三 班倒 不 间断 生产 ， 所 以每 日的 K 2高压 清 洗机 组装 量可 达 1 2 0 0 0台。 显然 。 一 种选 择是 添 置更 多 的 注 塑 成 型 机 。 K r c h e r 的 Ob e r s o n t h e i m 工 厂 内注 塑 成 型 工序 的负责 人 L e o p o l d H o f f e r 指 出 可 以通过 挖掘 现有 设 备潜 力 来 提高 生产 效 率 ， 我们 的 目标 是 将成型周期从原来的 5 2 s缩短为 4 0 4 2 s之 间。 为此 他联 系 了总 部位于 P l i e z h a u s e n的 L B C E n g i n e e r i n g公司 ， 寻求缩短模 具冷 却 时 间的方法 。 K r c h e r 的 雷尼 绍 项 目协 调 人 C a r lo H O s k e n回忆说 ， 项 目的 第一 阶 段 是 获 取 现 有 模 具 的数 据 ， 以 此确 定 K r c h e r 提 出 的 目 标 是 否 可 行。 雷 尼 绍 利 用 K r c h e r 提 供 的数 据 绘 制 出现 有 注 塑成 型 工序 的热成 像 图 ， 然 后 采用 C a d mo u l d 3 D F 模 拟软件 进 行分析 。结 果表 明， 塑 材 的熔 化温 度 为 2 2 0 。 C， 脱 模 温 度 为 1 0 0 。 C， 而 在 5 2 S的 整 个 成 型 周 期 内 冷 去 时 间 就 占 至 l_ 了 2 2 s 。 模具温度用冷却水进行控制， 水流 速 度 为 1 O L mi n 、 温 度 为 3 5 。 C。 为缩短 成 型周 期 ， 雷 尼绍 对热 成 像过 程 中检测到的热点进行 重点 建模 ， 完成 了一次含有 2 0个成 型 周 期的数 据模 拟 ， 其 中包 括对 模 具壁温度的分析。 根 据 HQ s k e n先 生 的 建 议 ， 在进行 第 二次模 拟 时 ， 改进 喷 嘴 侧 的温 度控 制方 式 ， 即通过 在 喷 嘴侧的模 具板内加入两条传统 的 冷却 水道 ， 加大 对模 具板 上 的铍 铜圆形螺纹接头的冷却效果。 随后 ， 雷尼 绍 又进 行 了两次 模 拟 ， 以此 评估 当应 用随形 冷 却 时可 能获得 的潜在改进。传统 的 模具 冷却 方式 是 在模具 中钻孔 ， 以形 成网状 冷却液通道。 由钻孔 方式形成 的通道其 几何 形状会 受 到限制 ， 对于比较 简单的模具 ， 这 种冷 却方式 可 以达 到预 期 效果 ， 但 对于 更为 复杂 的模 具 ， 冷 却效 果就会大打折扣 。采 用随形冷却 方 式 的模芯 ， 则使 用 了金属 增材 制造方 法 ， 即这 类模芯 是利 用增 材方 式逐层 加工出来的。增材 制 造方 式十 分 灵活 ， 这 意味 着模 具 中冷却液通道 的复杂性几 乎不受 限制 。一 般情 况 下 ， 模 具 内 的随 形冷却通道可保持与模 具壁 的距 离均等 ， 因此冷 却效 果更加均 匀 ： 或者在 模 具 内热 点集 中的 区域 ， 可加大 随形 冷 却通 道 的密集 度 ， 以此为这些 区域提供更快速 和更 准确 的冷却。 模 拟过 程显 示 ， 采 用随形 冷 却 后 ， 实 际上几 乎 所有热 点 区域 的冷却 效率 均可 得 到有 效提 升 ， 模具壁 的温度降低 多达 7 O 。 C 最 后 ， 在模 具 中一 个 没有 足 够空间来设置随形冷却通道 的 区 域 ， K r c h e r 巧妙地改进 了产 品设 计 ， 以此缓解成型冷却 问题 根 据 模 拟 结 果 ， 雷 尼 绍 为 K r c h e r 提 出 了一个 全 面 的改 进 方案 ， 指 出随形 冷 却可 用于改 进 模具 中热 点 区域 的温度控 制 从 而使各个部分的冷却速率更 加均 匀 ， 并减 少整 体 冷 却时 间。修 改 后的模具设计加入 了两个增 材制 造的模 芯 ， 可 向确定 的热 点 区域 提供 随形冷却功能。 结果 雷尼绍 使用热 成像技术柃 查 了修改 后 的模具 设计 的效 果 ， 确 认模 具 壁 的温 度 可 降 低 4 0 。 C一 7 0 。 C， 冷却时 间可从 2 2 s缩短至 1 O s ， 减 少 了 5 5 。雷 尼 绍使 用 增材 制造技 术生产 了具有随形冷 却功能 的模芯 ， K i r c h e r 注 塑技术 团队 的 负 责人 V o l k e r N e u也 通 过实际 生产 证 明， 新 的模 具设 计 加上对一些外 围工艺 的重新调整 ( 充料系 统 、 处 理 系 统 等 ) ， 可 将 成 型周期从 5 2 s缩短至 3 7 s 现 在 ， 每台 注塑成 型机 的外 壳 日产 量可从 1 4 9 6个增 加至 2 1 0 1个。 随后 ， K i r c h e r 对其他模具 的设计 也 进行 了改 进 ， 实现 了最 佳生产 效率。 雷尼绍始终在综合运 用各种 技术手段 的基础上为客户提供专 属解决方案。既涉及传统冷 却技 术 ， 又涉及随形冷却技术 ： 既包含 传 统方 式加 工的 冷却液通 道 ， 又 包含采 用增材制造方式加工 的模 芯 ， 同时 还涉及 模芯 的真 空钎焊 技术。利 用这 些技 术 ， 制 定 出最 合适 的生产方案。 雷尼绍 为 K , r c h e r 公 司提供 了有效 的支持 ， 使公 司在 设计 阶 段 就更 加重视 成型 冷却效 率 ， 在 K i r c h e r ， 冷 却效率计算将 成为模 具设计 中的关键一环 利用这些 信息 ， 可 以快速 决定 是使 用传统 冷 却 方 案 还 是 随 形 冷 却 方 案 。 H o f f e r 先 生表 示 ， 双方 的合作 还 会继续 ( 雷尼绍 )