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1、47 加热与冷却系统设计,471 模具加热与冷却系统的重要性,模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。模具温度是否合适、均一与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。模具中设置加热与冷却系统的目的就是要通过控制模具的温度，使注射成型塑件有良好的产品质量和较高的生产效率。,472 模具温度调节系统设计的基本要求,1温度控制系统应具备的功能 2根据塑料品种、成型方法及模具尺寸大小，正确确定模温的调节方法 3温度调节系统要尽量做到结构简单、加工容易、成本低廉。,473 模具加热装置设计,1电加热的主要方式 电热丝直接加热 电热棒加热 如图4-116所示
2、。电加热棒加热的特点是使用和安装都很方便。 电热圈加热 如图4-117所示。其特点是结构简单、更换方便，但缺点是耗电量大，这种加热装置更适合于压缩模和压注模。,图4-116电热棒及其安装 1接线柱 2螺钉 3帽 4垫圈,图4-117 电热圈的形式,2电加热装置加热模具的总功率可用下式计算,（4-34） 式中 P加热模具所需的总功率，kW； M模具的质量，kg； Cp模具材料的定压比热容，kJkgK； 1模具初始温度，0C； 2模具要求加热后的温度，0C； 加热元件的效率，约0305； t加热时间，h。,电加热装置加热模具的总功率也可根据经验，先查表4-13，取得单位质量模具所需的电功率q，然后
3、乘以模具质量即可得到所需的电功率。,表4-13 单位质量模具加热所需的电功率 Wkg,474 模具冷却装置设计,设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法。如果不能实现均一的快速冷却，则会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，所以应根据塑件的形状、壁厚及塑料的品种，设计与制造出能实现均一、高效的冷却回路。下面介绍冷却装置设计的基本原则。,1冷却装置设计的基本原则,(1)冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 图4-118所示，型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度。 (2)冷却水道离模具型腔表面的距离 当塑件壁厚均匀时，冷却水道到型腔表面最好距离相
4、当，但当塑件壁厚不均匀时，厚处冷却水道到型腔表面的距离则应近一些，间距也可适当小些，一般水道孔边至型腔表面距离为1015 mm。,图4-118 模具内的温度分布,（3）水道出入口的布置 水道出入口的布置应该注意两个问题，即浇口处加强冷却和冷却水道的出人口温差应尽量小。图4-119所示冷却水道的布置形式示意图。,图4-119 冷却水道出、入口的布置,为了缩小出入口冷却水的温差，应根据型腔形状的不同进行水道的排布。图4-120(b)的形式比图4-120(a)的形式要好，即降低了出入口温差，又提高了冷却效果。,图4-120 冷却水道的排布形式,(4)冷却水道应沿着塑料收缩方向设置 对于聚乙烯、聚丙烯
5、等收缩率大的塑料，冷却水道应尽量沿着塑料收缩的方向设置。 (5)冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位，塑件易产生熔接痕的地方，本身的温度就比较低，如果在该处再设置冷却水道，就会更加促使熔接痕的产生。,2常见冷却系统的结构,浅型腔扁平塑件,图4-121 浅型腔扁平塑件的冷却水道,中等深度的塑件,图4-122 中等塑件的冷却水道,深型腔塑件,图4-123 大型深型腔塑件的冷却水道,细长塑件,图4-124 采用喷射式对型芯冷却 图4-125 细长型芯的间接法冷却 1铍铜合金 2冷却水 3入口 3出口,3冷却水体积流量的计算,塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气
6、中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式计算。 （4-36） 式中 qv冷却水体积流量，m3min； m单位时间注射人模具内的树脂质量，kgh； q单位时间内树脂在模具内释放的热焓量，Jkg(查表4-14)； c冷却水的比热容，J(kgk)； 冷却水的密度，kgm3； tl冷却水出口处温度，； t2冷却水人口处温度，。,表4-14 常用塑料在凝固时所放出的热焓量 KJkg,表4-15 冷却流道的稳定湍流速度、流量、流道直径,注：在Re=10000和水温10C的条件下(Re为雷诺系数)。,求出所需冷却水体积后，可根据处于湍流状态的流速、流量与管道直径的关系，确定模具上的冷却水道孔径，见表4-15。,
