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1、第十章 注射模温度调节系统,第十章 注射模温度调节系统,注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率、塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。 注射模具中设置温度调节系统的目的，是通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产力。,111 模具温度及塑料成型温度,1111 模具温度及其调节的重要性 模具温度(模温)是指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料的模塑成型，模具温度对塑料制件的质量和生产率都有很大的影响。,1模具温度对塑料制件质量的影响,模具温度及其波动对塑料制件的收缩率、尺寸稳定性、力学性能、变形、应力开裂和表面质量等均有影响。 模具温度过低，熔
2、体流动性差，制件轮廓不清晰，甚至充不满型腔或形成熔接痕，制件表面不光泽，缺陷多，力学性能低。对于热固性塑料，模温过低造成固化程度不足，降低塑件的物理、化学和力学性能；对于热塑性塑料注射成型时，模温过低且充模速度又不高的情况下，制件应力增大，易引起翘曲变形或应力开裂，尤其是粘度大的工程塑料。 模温过高，成型收缩率大，脱模和脱模后制件变形大，易造成溢料和粘模。模具温度波动较大时，型芯和型腔温差大，制件收缩不均匀，导致制件翘曲变形，影响制件的形状及尺寸精度。,2模具温度对模塑成型周期的影响,缩短模塑成型周期就是提高模塑效率。缩短模塑成型周期关键在于缩短冷却硬化时间，而缩短冷却时间，可通过调节塑料和模
3、具的温差，因而在保证制件质量和成型工艺顺利进行的前提下，降低模具温度有利于缩短冷却时间，提高生产效率。 在模具中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使模塑成型具有良好的产品质量和较高的生产率。模具温度的调节是指对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控制模温的目的。,113 常见冷却系统的结构,1131 冷却系统的设计原则 塑料模具可以看成是一种热交换器，如果冷却介质不能及时有效地带走必须带走的热量，不能实现均一的快速冷却，则在一个成型周期内就不能维持热平衡，会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，从而就无法进行稳定的模塑成型。因此，设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短
4、成型周期、提高生产效率最有效的方法。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。,1131 冷却回路设置的基本原则,1）在设计时冷却系统应先于顶出机构。 2）注意凹模和型芯的热平衡。,3) 冷却水道数量尽量多、冷却通道孔径尽量大,在满足冷却所需的传热面积和模具结构 允许的前提下，冷却水道数量应尽量多，冷却通道孔径要尽量大。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有关。图111所示是在冷却水道数量和尺寸不同的条件下通入不同温度(45和5983)的冷却水后，模具内的温度分布情况。由图可知，采用5个较大的水道孔时，型腔表面温度比较均匀，出现6060.
5、05的变化，如图111a所示；,3) 冷却水道数量尽量多、冷却通道孔径尽量大,而同一型腔采用2个较小的水道孔时，型腔表面温度出现533358.38的变化，如图111b所示。由此可以看出，为了使型腔表面温度分布趋于均匀，防止塑件不均匀收缩和产生残余应力，在模具结构允许的情况下，应尽量多设冷却水道，并使用较大的截面面积。,(4)冷却水道至型腔表面距离应尽量相等,当塑件的壁厚基本均匀时，冷却水道与型腔表面的距离最好相等，分布尽量与型腔轮廓相吻合，如图112a所示。但是当塑件不均匀时，厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些，间距也可适当小一些，如图112b所示.一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10
6、mm，常用1215 mm.。,（5)浇口处加强冷却,塑料熔体充填型腔过程中，一般在浇门附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近应加强冷却，通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近，使浇口附近的模具在较低温度下冷却，而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换的温水作用下冷却。,（5)浇口处加强冷却,图113所示分别为侧浇口、多点浇口、直接浇口三种浇注系统的注射模具冷却水道的布置形式示意图。在一般情况下型芯的散热能力差，因而对型芯应加强冷却，应该特别注意型芯冷却回路的布置。,(6)冷却水道出、入口温差应尽量小,如果冷却水道较长，则入水与出水的温差就较大，这样就会使模具的温度分布不均匀。为了避免这种
7、现象发生，可以通过改变冷却水道的排列方式来克服这个缺陷。图114b所示的形式比图114a所示的形式好，降低了出、入水的温差，提高了冷却效果。,(7)冷却应沿着塑料收缩的方向设置,对收缩率较大的塑料，例如聚乙烯，冷却水道应尽量沿着塑料收缩的方向设置。图为聚乙烯材料的四方形塑件中心浇口，收缩沿放射线和同放射线垂直的方向进行，所以应将水从中心通入，向外侧进行螺旋式热交换，最后流处模外。,(8)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。,冷却系统的设计原则,9）保证冷却水道不泄露，密封性能好，以免在塑件上
8、造成斑纹。 10）冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面，即要埋入模板内，以免运输中造成损坏。,冷却水嘴的安装形式,1132 常见冷却系统的结构,1.直流式和直流循环式 通过在模具上直接打孔，并通过冷却水进行冷却，是最常用的一种形式。图a是一般的冷却方法适用于成型较浅，面积较大的塑件；图b是通过软管在模外连接冷却回路,2循环式,图117a为间隙循环式结构形式，冷却效果较好，但出入口数量较多，加工费时；图117b为连续循环式结构形式，冷却槽加工成螺旋状，且只有一个入口和一个出口，其冷却效果比图117a所示的结构稍差。这种形式适用于中小型的型芯和型腔.。,3喷流式,当塑件矩形内孔长度较大，
9、但宽度相对较窄时，可采用喷射式冷却的结构形式，即在型芯的中心制出一排盲孔，在每个孔中插入一根管子，冷却水从中心管子流人，喷射到浇口附近型芯盲孔的底部对型芯进行冷却，然后经过管子与凸模的间隙从山口处流出，这样的冷却水道结构简单，成本较低，冷却效果较好。,4隔板式,图119所示是大型深型腔塑件模具，在凹模一侧，其底部可从浇口附近通入冷却水，流经沿矩形截面的水槽后流出，其侧部开设圆形 截面水道，围绕模腔一周之后从分型面附近的出口排出。 凸模上加工出螺旋槽，并在螺旋槽内加工出一定数量的盲孔，每个肓孔用隔板分成底部连通的两个部分，从而形成凸模中心进水、外侧出水的冷却问路。这种隔板形式的冷却水道加工麻烦，
10、隔板与孔配合要求高，否则隔板易转动而达不到要求。,5间接冷却,对于型芯更加细小的模具,可采用间接冷却的方式进行冷却。图1111a所示为冷却水喷在铍铜制成的细小型芯的后端，靠铍铜良好的导热性能对其进行冷却； 图1111b所示为在细小型芯中插入一根与之配合接触很好的铍铜杆，在其另一端加工出翅片用它来扩大散热面积，提高水流的冷却效果。,1、冷却装置的基本结构形式,（2）螺旋式 使冷却水在模具中产生螺旋状回路，冷却效果好，但制造比较麻烦。右图为在镶嵌界面开设螺旋型冷却水沟槽。,螺旋式,1、冷却装置的基本结构形式,（2）螺旋式 在细长型芯内部嵌入螺旋形铜管，用低熔点合金浇铸固定,嵌入铜管的螺旋冷却式,1
11、、冷却装置的基本结构形式,（3）隔片导流式 比较常用的一种用于多型芯的隔片导流式冷却系统,隔片导流式,1、冷却装置的基本结构形式,（4）喷流式冷却 在型芯中间装有一个喷水管，冷却水从喷水管中喷出，分流后向四周流动以冷却型芯壁。对于中心浇口的单腔模具，这种方式的冷却效果好，因为从喷水管中喷出冷却水直接冷却型芯壁温度最高的部位。 主要用在长型芯。,喷流式冷却回路,1、冷却装置的基本结构形式,（5）导热杆式 在型芯上镶有导热性好的铍铜合金，冷却水接在型芯固定部分，而铍铜合金以全部（图a）或尾部（b）面积接触冷却水，以提高冷却效率。,导热杆式,3、冷却管道的工艺计算,冷却管道传热面积及管道数目的简易计算,冷却管道传热面积及管道数目的简易计算,依据冷却水的体积流量，查表得出冷却管道的直径d,冷却管道传热面积及管道数目的简易计算,冷却水孔总长度计算,冷却水孔数目,例：某注射模成型聚丙烯制品，产量为50kg/h，用20度的水作为冷却介质，其出口温度为27度，若模具平均温度为40度，模具宽度为300mm，求冷却管道直径及所需冷却管道孔数。 解：1）求塑件制品在固化时每小时释放的热量 查表得聚丙烯的单位热流量590kJ/kg2）求冷却水的体积流量 3）求冷却管道直径d查表得 d4）冷却管道总传热面积5）求模具上应开设的冷却管道孔数n,
