
高端模具制造(如汽車沖壓模具、3C 產品注塑模具)對模具硬度、型腔精度要求嚴苛,溫度控制不當會導致模具淬火硬度不足(耐磨性能下降)、加工變形(型腔尺寸偏差超 0.01mm),直接影響模具使用壽命與產品成型質量。專用高端模具制造冷水機通過梯度淬火冷卻與微精度加工溫控設計,滿足 GB/T 1298-2015、JB/T 7713-2021 等行業標準要求,保障模具制造過程的高穩定性。
1. 模具鋼梯度淬火冷卻
針對模具鋼(如 H13 熱作模具鋼、Cr12 冷作模具鋼)的淬火工序,需先將模具加熱至 850-1050℃(奧氏體化),再通過精準冷卻控制淬火硬度(HRC 50-55)與韌性,冷卻過快易導致模具開裂(開裂率超 8%),過慢則會降低硬度(HRC 低于 45)。冷水機采用 “雙介質梯度冷卻系統”:第一階段通過高壓水霧(水溫 25±2℃)將模具從 1000℃快速冷卻至 600℃(降溫速率 20℃/s),避免珠光體轉變;第二階段通過冷卻油浴(油溫 80±5℃)緩冷至 200℃(降溫速率 5℃/s),減少馬氏體轉變應力。例如在 H13 熱作模具淬火中,梯度冷卻可使模具硬度均勻性≤±1HRC,沖擊韌性≥15J/cm2,開裂率控制在 0.5% 以內,符合《熱作模具鋼技術條件》(GB/T 1298-2015),保障模具在反復高溫沖擊下的使用壽命(≥10 萬模次)。
2. 模具型腔精密銑削溫控
高端模具型腔(如手機外殼注塑模具型腔)采用高速銑削加工(轉速 15000-20000r/min),銑削過程中刀具與模具摩擦產生大量熱量(局部溫度達 300-400℃),高溫會導致模具型腔變形(尺寸偏差超 0.005mm)、表面燒傷(粗糙度 Ra 超 1.6μm)。冷水機采用 “刀具 - 工件雙冷卻系統”:通過內冷刀具噴射 - 3℃的低溫切削液(導熱系數≥0.4W/(m?K)),直接冷卻切削區;同時通過真空吸附式冷卻平臺將模具基體溫度穩定控制在 22±0.2℃,避免熱變形。例如在手機中框注塑模具型腔銑削中,雙冷卻設計可使型腔尺寸精度誤差≤0.003mm,表面粗糙度 Ra≤0.4μm,無需后續拋光即可滿足成型要求,符合《塑料注射模具技術條件》(JB/T 7713-2021),提升模具成型產品的表面質量(無縮痕、飛邊)。
3. 模具拋光恒溫冷卻
高端模具拋光(如光學模具鏡面拋光)需在恒溫環境下進行(溫度 20-25℃),溫度波動會導致拋光膏黏度變化(拋光效率下降 40%),甚至造成模具表面劃痕(影響產品光學性能)。冷水機采用 “拋光工位恒溫系統”:通過環繞式冷卻風幕與冷卻平臺協同,將拋光區域溫度穩定控制在 23±0.1℃,濕度控制在 45±5%,同時配備 “拋光壓力聯動” 功能 —— 當拋光壓力從 50N 增至 80N 時,自動調整冷卻風幕風速(從 2m/s 增至 3m/s),抵消壓力增加產生的額外熱量。例如在光學透鏡注塑模具鏡面拋光中,恒溫冷卻可使模具表面粗糙度 Ra≤0.01μm(達到鏡面效果),拋光精度誤差≤0.001mm,保障透鏡成型后的透光率(≥99.5%)與成像質量,符合光學模具制造標準。
4. 防切削液污染與高精度適配設計
高端模具制造車間需滿足 Class 7 潔凈度要求,冷水機接觸模具的冷卻介質(切削液、淬火冷卻油)采用專用過濾系統(精度 0.1μm),去除金屬碎屑與雜質,防止劃傷模具表面;冷卻管路采用 316L 不銹鋼(表面拋光 Ra≤0.8μm),接口采用快裝式密封(氟橡膠墊),避免切削液滲漏污染車間;針對高精度加工需求,設備配備 “低振動設計”(振動振幅≤0.05μm),運行噪音≤40 分貝,避免振動干擾模具加工精度,符合高端模具制造的精密環境要求。

高端模具制造對模具精度與硬度要求極高,冷水機操作需兼顧梯度淬火冷卻與微精度加工溫控,以模具專用水冷式冷水機為例:
1. 開機前系統與模具材質適配檢查
? 系統檢查:確認冷卻介質類型與工序匹配(淬火用冷卻油、銑削用切削液、拋光用冷卻水),液位達到水箱刻度線的 90%,檢測水泵出口壓力(淬火工序 0.8-1.0MPa、銑削工序 0.5-0.7MPa、拋光工序 0.3-0.5MPa),查看水霧噴嘴、冷卻平臺接口密封狀態(無滲漏);清理冷卻介質過濾器(去除殘留金屬碎屑);
? 材質適配:根據模具鋼類型設定基礎參數(H13 鋼淬火降溫速率 20℃/s、Cr12 鋼 15℃/s,模具銑削冷卻水溫 22℃),安裝高精度溫度傳感器(分辨率 0.01℃,溯源至國家計量院模具專用標準),校準傳感器精度(誤差≤0.03℃)。
1. 分工序參數精準設定
根據高端模具不同制造工序需求,調整關鍵參數:
? 模具鋼淬火:水霧冷卻水溫 25±2℃,壓力 0.6-0.8MPa,降溫速率 20℃/s(第一階段);油浴冷卻油溫 80±5℃,降溫速率 5℃/s(第二階段);開啟 “梯度淬火” 模式,設定模具終冷溫度 200℃;
? 型腔精密銑削:刀具切削液溫度 - 3±0.5℃,流量 1.2-1.5L/min;模具冷卻平臺水溫 22±0.2℃,流量 0.8-1.0L/min;開啟 “雙冷卻聯動” 模式,設定模具表面溫度上限 25℃;
? 模具拋光:拋光區域冷卻風幕溫度 23±0.1℃,風速 2-3m/s;冷卻平臺水溫 23±0.1℃,流量 0.5-0.7L/min;開啟 “壓力聯動” 模式,拋光壓力每增加 10N,風速提升 0.2m/s;
? 設定后開啟 “權限分級” 功能,僅持模具制造資質人員可調整參數,操作記錄自動上傳至模具生產管理系統(MES)。
1. 運行中動態監測與調整
通過冷水機 “模具制造監控平臺”,實時查看各工序溫度、冷卻介質參數、模具硬度 / 精度數據,每 10 分鐘記錄 1 次(形成模具質量臺賬)。若出現 “模具淬火硬度不足”(多因油浴溫度偏高),需降低油浴溫度 5-8℃,小批量試淬火(1 件模具試樣)檢測硬度;若型腔銑削尺寸偏差超 0.005mm(多因冷卻平臺溫度波動),需微調平臺水溫 ±0.1℃,重新銑削 5mm 型腔檢測尺寸;若模具拋光出現劃痕(多因拋光區域溫度波動),需調整風幕溫度 ±0.05℃,檢查拋光膏黏度(維持 200-300cSt)。
2. 換產與停機維護
當生產線更換模具類型(如從汽車沖壓模具換為手機注塑模具)或材質時,需按以下流程操作:
? 換產前:降低冷水機負荷,關閉對應工序冷卻回路,排空管路內殘留介質(淬火油與切削液禁止混用),清理水霧噴嘴、冷卻平臺內的金屬碎屑;根據新模具工藝重新設定溫度與流量參數(如注塑模具拋光溫度提升至 23.5℃);
? 換產后:小批量試生產(1 件模具型腔銑削、1 件模具拋光),檢測模具精度(型腔尺寸、表面粗糙度)、硬度,確認無問題后恢復滿負荷運行;
? 日常停機維護(每日生產結束后):關閉冷水機,清理設備表面切削液、拋光膏殘留(用中性清洗劑擦拭),更換冷卻介質過濾器濾芯;檢測管路密封性(保壓 0.8MPa,10 分鐘無壓降),補充不足的冷卻介質。
1. 特殊情況應急處理
? 冷卻介質泄漏(淬火中):立即停機,關閉冷卻回路閥門,用吸油布清理泄漏的冷卻油(避免接觸高溫模具引發冒煙),更換損壞的管路或密封件后,補充冷卻油并排氣;已淬火的模具需重新檢測硬度與開裂情況,不合格模具重新淬火;
? 突然停電(型腔銑削中):迅速關閉冷水機總電源,斷開與加工設備的連接,手動移動銑刀遠離模具(防止刀具與高溫模具粘連);啟動備用發電機(30 秒內恢復供電),優先恢復冷卻系統,待溫度穩定后,重新校準機床坐標與冷卻參數,對停電前加工的型腔進行尺寸檢測;
? 拋光區域超溫(溫度驟升 2℃):立即降低拋光壓力(從 80N 降至 50N),提升冷卻風幕風速至 3.5m/s,同時檢查冷卻平臺是否堵塞(用壓縮空氣 0.2MPa 吹掃);待溫度恢復至 23±0.1℃后,重新拋光小范圍區域(5cm×5cm)檢測表面質量,排除故障前禁止繼續拋光。
? 日常維護:每日清潔設備表面與過濾器,檢測冷卻介質液位、溫度;每 2 小時記錄模具硬度、型腔尺寸數據;每周用專用清洗劑清洗冷卻管路(去除金屬碎屑與油垢),校準溫度傳感器;每月對水泵、壓縮機進行潤滑維護(使用高溫潤滑油),清理換熱器表面灰塵;每季度對淬火冷卻油進行性能檢測(黏度、閃點),更換老化的密封件;每年對冷卻系統進行全性能測試(如梯度降溫速率、加工溫控精度);
? 選型建議:模具鋼淬火選 “梯度冷卻冷水機”(制冷量 50-80kW,支持雙介質冷卻),型腔銑削選 “雙冷卻精密冷水機”(控溫 ±0.2℃),模具拋光選 “恒溫風幕冷水機”(控溫 ±0.1℃);大型模具制造廠建議選 “集中供冷 + 分布式工藝適配系統”(總制冷量 100-150kW,支持 5-8 條生產線并聯);選型時需根據模具尺寸與工藝需求匹配(如 1.5m×1.0m 汽車沖壓模具淬火需配套 60-70kW 冷水機,手機注塑模具銑削需配套 15-20kW 冷水機),確保滿足高端模具高精密制造需求,保障模具精度與使用壽命。
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