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1、注塑件冷却时间的计算在注射生产中,塑件的冷却时间在一定程度上决定了生产的循环时间。当塑件在模具中冷却时,如果不到开模温度就过早开模 ,若塑件受到外力(如顶出力 )作用 ,就会产生变形;但如果塑件冷却时间过长, 一方面模温变得太低,另一方面也会影响生产效率。所以在给定的生产条件下,正确计算塑件的冷却时间,则可以指导生产操作,做到适时开模,实现优质高产。同时,正确地确定塑件的冷却时间也是设计注射模冷却系统的关键。影响塑件冷却时间的因素很多,如塑料种类、塑件厚度、熔料温度、塑件开模温度、模具温度等。为了推导注塑件冷却时间的计算公式,需要进行以下假设:(1)忽略从成型塑件侧面进行的冷却,将塑件近似看成
2、是一半无限大的平板,热流方向沿其厚度方向简化为一维非稳态的热传导问题。(2)熔料被注入两平行平面所包容的模腔中,完全依赖模具传热冷却。(3)注入模具内的熔料温度均一,即使塑料的比热和热传导系数随温度变化,但设其为定值。(4)模具表面的热传导系数为常数,并假设塑件收缩也不能与模具脱离开。在上述假设情况下得到的数学模型为:式中 T任意时间和空间的温度 ,t冷却时间 ,sS塑件厚度的一半,mma材料的导温系数,m2/sT0塑料的注射温度,TW型腔壁的温度, 设 =T-T W,则:将不同的特征方程代入(5)式,得到不同的特征解 ,即:由于冷却时间的定义方法不同,即开模温度的选取不同 ,所以推导出的冷却
3、时间计算公式也不同.目前,国内外对开模温度点的选取主要有以下两种:(1) 以成型制件最大壁厚中心部分温度达到开模温度计算冷却时间。选取图 1 中的 C 点温度作为开模温度 TC,即 x=0 时,T=T C 代入(7)式得:(2) 取模腔壁与塑件中心的平均温度作为开模温度,即 x=S/ 2,T=TC= (TH-TW)/2,取 n=1 代入(7)式得:下面对上述两种开模温度点的选取方法作一分析。第 1 种方法:选取 C 点的温度作为开模温度,这时开模后塑件内外面的温度都达到固化温度以下,脱模后塑件不会产生变形 ,从而保证了质量,但计算出的冷却时间相对较长,与实际生产不相符。第 2 种方法:简单地认
4、为塑件在模具中的冷却温度分布是线性的。实验表明,塑件在模具中的冷却温度分布并非线性,而是如图 2 所示。当把冷却温度看成线性时,选取塑件 S/ 2 深处的平均温度 Td= (TH+TW)/ 2 作为开模温度,该温度对应于塑件冷却线上应是 e 点 ,e 点距塑件表面距离LS/2,即塑件单面达到冷却固化的厚度还不足一半,脱模后塑件容易产生较大的变形,尤其对精密注塑件,对塑件质量影响较大。因此选取合理的脱模温度点需要进一步探讨。根据塑件在模腔内冷却时的温度分布图,现选取塑件每个表面有 1/ 3 厚度达到固化温度作为开模依据,即当 x2S/ 3 时,T=TC 代入(7)式得:取 n=2 代入 (10)式,t 值仍为(11) 式, 这说明 t 值的舍入误差为一较小的值,计算结果更为准确.(11)式为利用塑料制品每个表面 1/3 厚度处达到固化温度作为开模温度, 而推导的注塑件成型所需冷却时间计算公式。经试验证明,利用上述公式指导注塑件的生产,既能保证塑件的质量,又能缩短注射成型周期, 提高生产率。
