411溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件

4.11注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計一、溫度調(diào)節(jié)的必要性

1.溫度調(diào)節(jié)的方式設(shè)置冷卻系統(tǒng)的模具

對于要求較低模溫（低于80oC）的塑料，僅需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)，主要采用循環(huán)水冷卻的方式，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。設(shè)置加熱系統(tǒng)的模具

對于要求較高模溫（80~120oC）的塑料，若模具較大，模具散熱面積大，需要設(shè)置加熱裝置。主要方式有通入熱水、蒸汽、熱油或安放電阻絲。塑料注射溫度(℃)模腔表壁溫度(℃)塑料注射溫度(℃)模腔表壁溫度(℃)ABSAS(SAN)ASAGPPSHIPSLDPEHDPEPPGRPPCAPMMA軟PVC硬PVCPA-6GPRA-6PA-66200~270220~280230~260180~280170~260190~240210~270250~270260~280170~250170~270170~190190~215230~260270~290260~29050~9040~8040~9010~705~7520~6030~7020~6050~8040~7020~9015~5020~6040~6070~12040~80GPRA-66礦纖維PA-66PA-11,PA-12PA-610POMPPOGRPPOPCGRPCGRPBTGRPETPBTPETPESPEEKPPS280~310280~305210~250230~290180~220220~300250~345280~320300~330245~270260~310330~360340~425330~370360~400300~36070~12090~12040~8030~6060~12080~11080~11080~100100~12065~11095~140約20065~175110~150160~18035~80、120~150

高溫注射，低溫脫模，模溫低于80℃時需冷卻降溫，高于80℃(如聚碳酸酯）需加熱。2.溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響

①變形②尺寸精度③力學性能④表面質(zhì)量熱塑性塑料熱固性塑料制品缺陷產(chǎn)生原因制品缺陷產(chǎn)生原因制品填充不足模具溫度偏低制品表面起泡或鼓起模具過熱或過冷制品有溢邊模具溫度太高制品翹曲模具溫度過高或表面溫差過大制品有氣泡模具溫度太低，充模不完全制品欠壓（成型不完全，疏松）模具溫度過高制品有明顯熔合紋、鱗片模具溫度太低，模具與熔體溫差過大制品表面灰暗模具溫度過高或過低制品翹曲變形、褶皺模具溫度太高，模具溫度不均制品變色模具溫度過高制品粘模模具溫度太高制品機械強度低模具溫度太低制品強度下降模具溫度太低制品的尺寸不穩(wěn)定模具溫度不穩(wěn)定制品的尺寸不穩(wěn)定模具溫度不穩(wěn)定制品粗糙或出現(xiàn)條狀皮紋模具溫度太低3.溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)效率的影響

在注射模中從2000C左右降低到600C左右，所釋放的熱量約有5％左右以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％以冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短注射循環(huán)周期的冷卻時間是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵。冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將熱量帶出模具。一般冷卻水處于湍流狀態(tài)冷卻效果好，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，希望水的雷諾數(shù)Re達到6000以上。根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量(KJ)為

當所需傳遞的熱量不變的情況下，可通過三個途徑來所短冷卻時間：提高傳熱膜系數(shù)提高模具與冷卻介質(zhì)的溫度差增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積二、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則及注意事項1.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則動模、定模要分別冷卻，保證冷卻平衡澆口附近與壁厚處加強冷卻冷卻水孔的數(shù)量越多，模具內(nèi)溫度梯度越小，冷卻越均勻冷卻通道不能穿過鑲件與鑲件的交界面，以免漏水。水孔排列與型腔相吻合應降低進水與出水的溫差。若溫差過大，會使模具的溫度分布不均勻，一般溫差不大于5oC。標記出冷卻通道的水流方向進水口(IN)出水口(OUT）進口和出口水管接頭應盡可能設(shè)在同一側(cè)。為了不影響操作，盡量設(shè)在注射機背面。塑件精度要求較高時，為使凹模冷卻均勻，采用多層冷卻形式，每層水道都繞凹模一周，用串聯(lián)或并聯(lián)的連接方式進水或出水，多在大型模具中應用。三、冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1.凹模的冷卻方式2.型芯的冷卻方式采用斜孔交叉貫通的方式在型芯內(nèi)形成冷卻回路。長條形型芯還可以采用多組斜孔交叉貫通并將它們串聯(lián)在一起。對于直徑較大但高度不高的型芯，可直接將平面回路開設(shè)在型芯端部。對于中等高度型芯，可在型芯的底端面上開設(shè)矩形冷卻水槽回路。對圓柱型芯可作環(huán)形布置，再加工橫溝，安裝擋板和防漏橡膠圈。對矩形型芯則銑出相通的矩形布置溝槽。當型芯較大時的冷卻，可采用如圖所示的螺旋式冷卻方式。使冷卻水在模具中產(chǎn)生螺旋狀回路，冷卻效果好，但制造比較麻煩(2)噴流式：在型芯中間裝有一個噴水管，冷卻水從噴水管中噴出，分流后向四周流動以冷卻型芯壁。這種冷卻方法適用于高度大而直徑小的型芯冷卻。3.小型芯的冷卻(1)隔片導流式：在小型芯上垂直鉆出主要冷卻孔通道，并在冷卻孔中加入一片隔片，將其分成兩個半圓形流路。(3)導熱桿：對于直徑5mm左右的細長型芯，可用紫銅或鈹青銅導熱桿壓配在型芯的中央小孔中。用冷卻水沖冷該導熱芯棒的根部。五、冷卻系統(tǒng)的計算1.冷卻時間的確定冷卻時間：塑料熔體從充模具型腔起到可以開模取出塑件時的時間。這一時間標準常以塑件已充分固化成型而且具有一定強度和剛度為準，約占整個注射生產(chǎn)周期的80%2.冷卻管道傳熱面積及管道數(shù)目的簡易計算通常對于中小型模具以及對塑料制品要求不太嚴格時，可忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量.(1)單位時間內(nèi)注入模具的塑料熔體的總質(zhì)量W(kg/h)方法一：計算每次需要的注射總量(kg)

m=nm件+m澆確定生產(chǎn)周期(s)

t=t注+t冷+t脫求每小時可以注射的次數(shù)

N=3600/t求每小時的注射量（kg/h）

W=Nm方法二：計算每次需要的注射總量(kg)

m=nm件+m澆已知

所需要的生產(chǎn)數(shù)量N(件)估算總的生產(chǎn)時間t（h），以每月x天，每天y小時估算求每小時的注射量(kg/h)

W=Nm/t計算冷卻水的體積流量qV(m3/min)

假定塑料熔體凝固和冷卻過程中放出的全部熱量都被冷卻水帶走，則冷卻水的密度水管進口設(shè)定溫度水管出口設(shè)定溫度冷卻介質(zhì)的比熱容(2)確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所放出的熱量Qs(kJ/kg)cs:塑料的比熱容θ3:塑料熔體的溫度θ4:塑件在脫模前的溫度u:結(jié)晶型塑料結(jié)晶時放出的熔化潛熱（4）冷卻水路的直徑d

根據(jù)表中所示的冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速與通道直徑的關(guān)系，可確定模具冷卻水路的直徑d（5）冷卻水在管內(nèi)的流速v(m/s)冷卻水道直徑d(mm)最低流速v(m/s)流量qV(m3/min)冷卻水道直徑d(mm)最低流速v(m/s)流量qV(m3/min)81012151.661.321.100.875.0×10-36.2×10-37.4×10-39.2×10-32025300.660.530.4412.4×10-315.5×10-318.7×10-3(6)求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)h(7)計算冷卻水通道的傳熱總面積(9)冷卻管道的孔數(shù)n每條水路的長度(m)(8)計算模具所需冷卻水管的總長度L例：某注射模成型聚丙烯塑件，產(chǎn)量為50kg/h，用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出口溫度為27℃，水呈湍流狀態(tài)，若模具平均溫度為40℃，模具寬度為300mm，求冷卻管道直徑及所需冷卻管道孔數(shù)。六、加熱系統(tǒng)設(shè)計一般情況下，對熱固性塑料成型模具需要設(shè)計加熱系統(tǒng)，對于熱塑性塑料注射成型時在以下四種情況也需要加熱。

對要求模具溫度在80℃以上的塑料成型對于大型模具的預熱模具有需要加熱的局部區(qū)域

熱流道模具的局部加熱1.模具的加熱方式介質(zhì)加熱

利用冷卻水道通入熱水、熱油、熱空氣及蒸汽等介質(zhì)進行模具加熱。(2)電阻加熱

利用電熱棒或電熱環(huán)作為加熱元件進行加熱2.電阻加熱的常用元件的結(jié)構(gòu)、要求及計算(1）電阻加熱的常用元件的結(jié)構(gòu)電熱棒電熱圈電阻加熱的基本要求正確合理布置加熱元件，保證電熱元件的加熱功率大型模具，加裝兩套控溫儀表加熱板中央和兩邊分別采用不同功率元件加強模具的保溫措施加熱模具所需的電功率(P)可按模具的質(zhì)量(m)近似計算：

P=qm

q—每千克模具維持成型溫度所需的電功率，可查表獲得根據(jù)加熱板的尺寸確定電熱棒的數(shù)量，進而計算每個電熱棒的功率，設(shè)電熱棒采用并聯(lián)接法，P每=P/n，根據(jù)P每查表即可查得電熱棒尺寸。

（3）電阻加熱的計算4.12模架設(shè)計一、注射模模架的結(jié)構(gòu)模架又稱為模體，是注射模的骨架和基體，模具的每一部分都寄生其中。一般由定模座板（定模底板）、定模固定板（定模板）、動模固定板（型芯固定板）、動模墊板、墊塊（墊腳、模腳）、動模座板（動模底板）、推板（推出底板）、推桿固定板、導柱、導套、復位桿等組成。另外，根據(jù)需要還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點澆口模板、帶脫模板的模架等。二、標準模架的結(jié)構(gòu)與形式

我國注射模架標準有兩個，GB/T12556-1990和GB/T12555-1990.1.中小型標準注射模架（1）中小型模架的四種基本類型A1型：定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，設(shè)置推桿推出機構(gòu)，適用于單分型面注射模具。A2型：定、動模均采用兩塊模板，設(shè)置推桿推出機構(gòu)，適用于直接澆口，采用斜導柱側(cè)抽芯的注射成型模具。A3型：定模采用兩塊模板，動模采用一塊機構(gòu)，設(shè)置脫模板推出機構(gòu)，適用于薄壁殼體類型塑件的成型以及脫模力大、表面不允許留有推出痕跡的注射模具。A4型：定、動模均采用兩塊模板，設(shè)置脫模板推出機構(gòu)，適用范圍與A3基本相同。（2）中小型模架的九種派生型模架P1~P4分別由基本型模架A1~A4型對應派生而成；P5型模架的動、定模各由一塊模板組合而成，適用于直接澆口、簡單整體凹模；P6~P9型模架適用于復雜結(jié)構(gòu)的注射模，如定距分型自動脫落澆注系統(tǒng)凝料的注射模等。2.大型模架基本型：A型和B型派生型：P1~P4型四、中小型標準模架的選擇方法模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)。對于模具而言，在保證足夠強度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好?？梢砸运芗贾迷谕茥U推出的范圍之內(nèi)及復位桿與型腔保持一定距離為原則來確定模架大小，可以大致按下列經(jīng)驗公式來計算：塑件在分型面上的投影寬度W′須滿足：W′≤W2-10mm塑件在分型面上的投影長度L′須滿足：L′<lt-d-30mm例題4.3W2：推板寬度lt

：復位桿在長度方向的間距d：復位桿直徑5模架的裝配要求動模、定模安裝平面的平行度按國標，或表4-39垂直零件的垂直度按國標，或表4-40模具所有活動部分位置準確、動作可靠。固定零件不得竄動。嵌件的定位準確，可靠。分型面間的間隙小于塑料的溢料間隙。4.13注射模材料的選用一、模具的失效形式

1.表面磨損失效①模具型腔表面粗糙度惡化②模具尺寸磨損失效③模具表面腐蝕失效

2.塑性變形失效

3.斷裂失效二、成型零件材料的選擇

1.材料高度純潔

2.良好的冷、熱加工性能

3.拋光性能良好

4.淬透性高

5.耐磨性和抗疲勞性能好

6.具有耐蝕性和一定的耐熱性三、注射模材料的種類與選用

可用作注射模具的鋼材有碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和不銹鋼等。1.碳素結(jié)構(gòu)鋼

可用來制造形狀較簡單，精度要求不高的模具成型零部件，但其使用壽命較低，拋光性不好。

45鋼可以通過調(diào)質(zhì)處理來改善其