1、2022-6-7目的與要求：重點(diǎn)和難點(diǎn)：1.要求掌握加熱與冷卻裝置設(shè)計計算2.掌握設(shè)計原則理論與實(shí)際相結(jié)合第第1313講講 模具加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計模具加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計2022-6-7一、模具加熱與冷卻的目的熱固性塑料需要較高的模具溫度促使交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行某些熱塑性塑料也需維持80度以上的模溫，如聚甲醛、聚苯醚等大型模具要預(yù)熱熱流道模具的廣泛使用1.加熱模塑周期主要取決于冷卻定型時間（約占80%），通過降低模溫來縮短冷卻時間，是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。2.冷卻2022-6-7模具溫度與塑件質(zhì)量的關(guān)系模溫過低模溫過低塑料流動性差，塑件輪廓不清晰，表面無光澤；熱固性塑料則固化不足，性能嚴(yán)重下降。模溫過高模

2、溫過高易造成溢料粘模，塑件脫模困難，變形大；熱固性塑料則過熟。模溫不均模溫不均型芯型腔溫差過大，塑件收縮不均、內(nèi)應(yīng)力增大、塑件變形、尺寸不穩(wěn)定。2022-6-71.模具加熱的方法有二、模具加熱裝置的設(shè)計氣體加熱（蒸汽）工頻感應(yīng)加熱：設(shè)備復(fù)雜電阻加熱：最常用2.電阻加熱元件2022-6-73.電阻加熱的計算1)理論計理論計算算2022-6-7加熱模具所需的電功率(P)可按模具的重量(m)近似計算： P=0.24m(T2-T1) 其中：T2-T1模具加熱前后的溫度差例題例題 已知已知：模具總重量：m=50Kg 模具成型溫度 T2=155 室溫T1=20 ，計算所需電功率。2)近似計算近似計算P=0

3、.2450(155-20)=1620W結(jié)論：可以取400W的電熱棒4根2022-6-73)經(jīng)驗法經(jīng)驗法 電熱環(huán)加熱小型模具：Pu=40Wkg；大型模具：Pu=60Wkg； 電熱棒加熱小型模具(40kg以下)：Pu=35Wkg；中型模具(40100kg)；Pu=30Wkg；大型模具(100kg以上)：Pu=20Wkg?？梢愿鶕?jù)加熱方式和模具的大小，采用下面經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算單位質(zhì)量模具的電加熱功率Pu 。 2022-6-7三、模具冷卻裝置的設(shè)計冷卻介質(zhì)：冷卻介質(zhì)：水、壓縮空氣、冷凍水、油2022-6-7Lmin=DA圖從型腔表面到冷卻水孔的距離從型腔表面到冷卻水孔的距離冷卻水孔相對位置尺寸1.冷卻通道

4、設(shè)計原則型腔底面型腔底面2022-6-758.38 C55 C45 C48.33 C51.66 C60 C61.66 C6 0 C圖冷 卻 水 道 數(shù) 量 與 傳 熱 關(guān) 系 冷卻水道數(shù)量傳熱關(guān)系模具結(jié)構(gòu)允許，冷卻孔盡量大、多，使模具結(jié)構(gòu)允許，冷卻孔盡量大、多，使冷卻更均勻。冷卻更均勻。2022-6-7冷卻孔要避開塑件的熔接痕部位冷卻孔要避開塑件的熔接痕部位2022-6-7圖冷卻水道布局水孔排列與型腔形狀吻合水孔排列與型腔形狀吻合(5)澆口附近與壁厚處加強(qiáng)冷卻2022-6-7圖 6-4 凹 模 與 型 芯 的 冷 卻 凹模與型芯的冷卻 (6)定模與動模要分別冷卻，保證冷卻平衡。2022-6-7

5、冷卻通道應(yīng)密封且不應(yīng)通過鑲塊接縫，以免漏水。進(jìn)出水溫差不宜過大（9）節(jié)約用水原則2022-6-72.冷卻回路的尺寸確定冷卻回路的尺寸確定1）所需冷卻水體積的計算表表10-2 10-2 常用塑料在凝固時所放出的熱焓量常用塑料在凝固時所放出的熱焓量 （KJkg）塑料i塑料i高壓聚乙烯低壓聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯有機(jī)玻璃583.33700.14700.14816.48583.33700.14280.14349.85210.00285.85尼龍聚甲醛醋炭纖維素丁酸-醋炭纖維素ABSAS700.14816.48420.00289.38259.14326.76396.48280.14349.85求出所

6、需冷卻水體積后，可根據(jù)處于湍流狀態(tài)的流速、流量與管道直徑的關(guān)系，確定模具上的冷卻水道孔徑。2022-6-7 無論多大的模具，水孔的直徑不能大于14mm，否則冷卻水難以處于最佳流動狀態(tài)，以致降低熱交換效率。 一般水孔直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時，水道直徑可取1014mm。 2）冷卻水孔直徑的確定）冷卻水孔直徑的確定 冷卻流道直徑d速度vV冷卻流道直徑d速度vV810121.661.321.105.010-36.210-37.410-31520250.870.660.539.210-312.410-315.510-3表表10-3 10-3 冷卻流道的穩(wěn)定湍流速度、流量、流道直

7、徑冷卻流道的穩(wěn)定湍流速度、流量、流道直徑 注：在Re=10000和水溫10C的條件下(Re為雷諾系數(shù))。2022-6-73）冷卻水道導(dǎo)熱總面積的計算）冷卻水道導(dǎo)熱總面積的計算2022-6-74）冷卻水道總長度的計算）冷卻水道總長度的計算5）冷卻水道數(shù)目的計算）冷卻水道數(shù)目的計算 由于受模具尺寸的限制，每根水路的長度由模具尺寸決定。設(shè)每條水路的長度為l，則冷卻水道的數(shù)目nL/l。2022-6-7例：零件A 的質(zhì)量為20g(已考慮澆注系統(tǒng)凝料），成型周期時間t=50s，材料ABS，在出口處水溫400，入口處冷卻溫度200， C=4183 J/kgk, =998.203 kg/m3,解：所需冷卻水體

8、積的計算G=20（6060）/50 =1440=1.44kg/hi=4105J/KGV=(1.444105)/(60 4183 998(40-20)=576000/5009560800=1.15 10-4m3/min 5.010-3 m3/min 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。2022-6-73.冷卻裝置的形式2022-6-7細(xì)型芯的冷卻裝置2022-6-7c ）圖 6 - 1 0 大 型 芯 的 冷 卻 裝 置5231b ）4a ）剖 面 A - AAA大型芯的冷卻裝置大型芯的冷卻裝置c）圖6-10 大型芯的冷卻裝置5231b）4a）剖面A-AAAa)b)2022-6-7 隔板式冷卻裝置2022-6-7圖 6 - - 1 2 水 管 噴 流 式 冷 卻 裝 置 水管噴流式冷卻裝置 2022-6-74.冷卻通道的形式2022-6-72022-6-72022-6-72022