《塑料成型工艺及模具设计课件08.注射模温度调节系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料成型工艺及模具设计课件08.注射模温度调节系统（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、注射模温度调节系统注射模温度调节系统材料科学与工程学院 材料成形与模具技术国家重点实验室 主讲：崔树标材料科学与工程学院 材料成形与模具技术国家重点实验室 主讲：崔树标HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY内容简介内容简介 模具温度及塑料成形温度模具温度及塑料成形温度模具温度调节的重要性模具温度调节的重要性模具温度与成形温度的关系模具温度与成形温度的关系 冷却回路的尺寸计算冷却回路的尺寸计算冷却时间的计算冷却时间的计算冷却管道的简易计算冷却管道的简易计算冷却管道的详细计算冷却管道的详细计算 常见冷却回路的形式常见冷却回路的形式冷却回路的布置冷却回
2、路的布置常见的冷却回路形式常见的冷却回路形式 冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则 模具的加热系统模具的加热系统温度调节对制品质量的影响温度调节对制品质量的影响 变形，不均衡的冷却导致的热残余应力是制品产生翘曲的 主要原因变形，不均衡的冷却导致的热残余应力是制品产生翘曲的 主要原因 尺寸精度，利用温度调节系统保持模具温度的恒定，能减 少制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性尺寸精度，利用温度调节系统保持模具温度的恒定，能减 少制品成形收缩率的波动，提高制品尺寸精度的稳定性 力学性能，减小制品中的内应力，能减小其应力开裂倾向力学性能，减小制品中的内应力，能减小其应力开裂倾向 表面质量，提
3、高模温能改善制品表面质量，过低的模温会 使制品轮廓不清晰并产生明显的熔合纹表面质量，提高模温能改善制品表面质量，过低的模温会 使制品轮廓不清晰并产生明显的熔合纹温度调节对生产效率的影响温度调节对生产效率的影响 模具的冷却时间约占整个注射循环周期的模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短 冷却时间是提高生产效率的关键，因此缩短 冷却时间是提高生产效率的关键 根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为3600/ thAQ 缩短冷却时间的途径缩短冷却时间的途径 提高传热膜系数提高传热膜系数h，增加冷却介质的流速，增加冷却介质的流速v 提高
4、模具与冷却介质之间的温度差，降低冷却介质 的温度，有利于缩短模具的冷却时间提高模具与冷却介质之间的温度差，降低冷却介质 的温度，有利于缩短模具的冷却时间 增大冷却介质的传热面积增大冷却介质的传热面积A，在模具上开设尺寸尽可能大 和数量尽可能多的冷却管道，在模具上开设尺寸尽可能大 和数量尽可能多的冷却管道 20801874. dvfh 模具温度与成形温度的关系模具温度与成形温度的关系 对于黏度低，流动性好的塑料，要求模温不能太高，常用 常温水或者冷水进行冷却对于黏度低，流动性好的塑料，要求模温不能太高，常用 常温水或者冷水进行冷却 对于黏度高，流动性差的塑料，要求模温较高，需要设置 加热系统对于
5、黏度高，流动性差的塑料，要求模温较高，需要设置 加热系统 模具温度必须进行控制模具温度必须进行控制 采用冷却水时，大气中的水分易凝结在模具型腔表面，影 响塑件表面质量采用冷却水时，大气中的水分易凝结在模具型腔表面，影 响塑件表面质量 采用加热措施，则模内一些间隙配合的零件可能因为热膨 胀而导致间隙减小，造成卡死或无法工作采用加热措施，则模内一些间隙配合的零件可能因为热膨 胀而导致间隙减小，造成卡死或无法工作周期平均稳态传热分析周期平均稳态传热分析 在注塑循环过程中，模具的温度围绕着某一平均值上、下 波动，只要加工条件不变，该平均值就不再发生改变在注塑循环过程中，模具的温度围绕着某一平均值上、下
6、 波动，只要加工条件不变，该平均值就不再发生改变模具温度 ()周期瞬态变化冷却时间的计算冷却时间的计算 开模的标准：制品已经充分固化，并具有一定的强度和刚 度，在开模推出时不致变形开裂开模的标准：制品已经充分固化，并具有一定的强度和刚 度，在开模推出时不致变形开裂 三种衡量制品已充分固化的准则三种衡量制品已充分固化的准则对于无定形塑料的厚壁制品，其最大壁厚中心部分的温度已冷却 到该种塑料的热变形温度以下对于无定形塑料的厚壁制品，其最大壁厚中心部分的温度已冷却 到该种塑料的热变形温度以下对于无定形塑料的薄壁制品，制品截面内的平均温度已达到所规 定的制品的出模温度对于无定形塑料的薄壁制品，制品截面
7、内的平均温度已达到所规 定的制品的出模温度对于结晶型塑料，最大壁厚的中心层温度达到固熔点，或者结晶 度达到某一百分比对于结晶型塑料，最大壁厚的中心层温度达到固熔点，或者结晶 度达到某一百分比制品一维导热微分方程制品一维导热微分方程 制品在型腔内的冷却简化为一维瞬态导热问题制品在型腔内的冷却简化为一维瞬态导热问题由于塑料的热传导系数远远低于金属模具的热传导系数，可假定 制品在型腔内冷却时，温度只沿着垂直于型腔壁的方向传递由于塑料的热传导系数远远低于金属模具的热传导系数，可假定 制品在型腔内冷却时，温度只沿着垂直于型腔壁的方向传递1t2t3t4t5t00ww12x1510wttx不同时刻的冷却时间
8、制品的半个厚度熔体温度模壁温度冷却时间计算公式冷却时间计算公式 制品最大壁厚中心部分温度达到热变形温度时所需的冷却 时间为（准则一）制品最大壁厚中心部分温度达到热变形温度时所需的冷却 时间为（准则一） 制品截面内平均温度达到规定的制品出模温度时所需的冷 却时间为（准则二）制品截面内平均温度达到规定的制品出模温度时所需的冷 却时间为（准则二） mm ast 1012214ln模具温度中心面温度注射温度热扩散系数制品厚度mas101 mm ast 202 12228ln模具温度截面平均温度注射温度热扩散系数制品厚度mas201冷却时间的计算冷却时间的计算 冷却时间的计算尚无精确的计算公式，只能借助
9、于一些简 化公式或经验公式对冷却时间作粗略的计算冷却时间的计算尚无精确的计算公式，只能借助于一些简 化公式或经验公式对冷却时间作粗略的计算 冷却时间与制品壁厚的平方成正比冷却时间与制品壁厚的平方成正比冷却管道的简易计算冷却管道的简易计算 忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的 热量忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的 热量 计算结果：传热面积及管道数目计算结果：传热面积及管道数目 计算实例计算实例某注射模成形聚丙烯制品，产量为某注射模成形聚丙烯制品，产量为50kg/h，用，用20的水作为冷却 介质，其出口温度为的水作为冷却 介质，其出口温度为27，水呈湍流状态，若模具
10、平均温度为，水呈湍流状态，若模具平均温度为 40，模具宽度为，模具宽度为 300mm，求冷却管道直径及所需冷却管道孔数，求冷却管道直径及所需冷却管道孔数简易计算：第1步简易计算：第1步 求塑料制品在固化时每小时释放的热量求塑料制品在固化时每小时释放的热量Q查表得聚丙烯的单位热流量查表得聚丙烯的单位热流量所以所以kJ/kg.2 11095QkJ/h.kJ/h.42 110952109550WQQ简易计算：第2步简易计算：第2步 求冷却水的体积流量求冷却水的体积流量 计算冷却管道的直径计算冷却管道的直径d，为了使冷却水处于稳定的湍流状 态，查表取，为了使冷却水处于稳定的湍流状 态，查表取 d =
11、25mm/minm./minm)(./. )(3323421111067120271874106010952 cWQqv简易计算：第3步简易计算：第3步 求冷却水在管道内的的流速求冷却水在管道内的的流速m/s.m/s)/(.570601000251431067144222 dqvv 简易计算：第4步简易计算：第4步 求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数hC)hkJ/(m.C)hkJ/(m)/().(.)(.22 .420803208010001110002557010996022718741874dvfh 简易计算：第5步简易计算：第5步 求冷却管道
12、总传热面积求冷却管道总传热面积A22m.m/./.178022027401000116010952606044 1thWQA简易计算：第6步简易计算：第6步 模具上应开设的冷却管道的孔数模具上应开设的冷却管道的孔数n孔810003001000251431780)/()/(. dLAn 冷却管道的详细计算步骤冷却管道的详细计算步骤 单位时间里型腔内的总热量单位时间里型腔内的总热量 Q 通过自然冷却所散发的热量通过自然冷却所散发的热量 QC、QR、QL 模板的热传导阻力模板的热传导阻力 由冷却管道带走的热量由冷却管道带走的热量 Q2 冷却过程中制品和模壁的温度冷却过程中制品和模壁的温度 所需冷却水
13、流量所需冷却水流量 qV、管径、管径 d 和流速和流速 v 冷却水管壁与冷却水交界面的传热膜系数冷却水管壁与冷却水交界面的传热膜系数 h 所需冷却水管的表面积所需冷却水管的表面积 所需冷却水管的总长度所需冷却水管的总长度 L 冷却水流动状态的校核冷却水流动状态的校核 冷却水压降的计算冷却水压降的计算冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则 冷却系统与推出机构的协调冷却系统与推出机构的协调冷却系统应先于推出机构，以便能得到较优的冷却效果冷却系统应先于推出机构，以便能得到较优的冷却效果 凸凹模热平衡凸凹模热平衡型芯散热困难，是冷却设计的重点型芯散热困难，是冷却设计的重点凸凹模采用各自的回路分别冷却凸凹
14、模采用各自的回路分别冷却 快冷与缓冷的关系快冷与缓冷的关系大批量生产的普通塑料制品，采用快冷以获得较短的注射周期大批量生产的普通塑料制品，采用快冷以获得较短的注射周期精密制品须采用缓冷精密制品须采用缓冷 冷却回路入口和出口的温差尽量小冷却回路入口和出口的温差尽量小精密模具中出入口水温相差应在精密模具中出入口水温相差应在2以内，普通模具也不要超过以内，普通模具也不要超过5回路的长度应在回路的长度应在1.21.5m以下，回路的弯头数目不希望超过以下，回路的弯头数目不希望超过15个个冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则 串联优于并联串联优于并联各回路的流动阻力不同，采用并联连接很难形成相同的冷却条件
15、各回路的流动阻力不同，采用并联连接很难形成相同的冷却条件 多而细优于少而粗多而细优于少而粗多而细的冷却管道扩大了模温调节的范围多而细的冷却管道扩大了模温调节的范围冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则 合理确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离合理确定冷却管道的中心距以及冷却管道与型腔壁的距离 尽可能使所有冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等尽可能使所有冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等冷却系统的设计原则冷却系统的设计原则 加强浇口处的冷却，将冷却回路的入口设在浇口处加强浇口处的冷却，将冷却回路的入口设在浇口处 避免将冷却管道开设在制品熔合纹的部位避免将冷却管道开设在制品熔合纹的部位 注意水管的密封问题，以免漏水，冷却管道应避免穿过镶 块，否则应加设密封圈注意水管的密封问题，以免漏水
