模具温度控制系统设计资料

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度η值。 l V • T (m)
式中 V —水流速度,m /s;
T—一个周期的时间,s
6.2.4 模具温度控制系统
Qi
在每一周期里,由冷却液带走的热量为 ,计
算公式为:
Qi Wi • • t l • A • p • • t
式中 A —水道的截面积; W i —每一周期里流经模具的冷却水重量
如图表6—2在100℃下,各种材料 的传热系数
如图6—4所示 ,当镶拼成型零 件较大或较高时,应该优先考虑将冷却水 道直接开设在成型零件上,同时,固定板 仍需开设一定数量的水道,以调节整个模 具冷却均匀。
6.2.2 冷却系统设计原则
4、 应加强浇口处的冷却
见图6—5a、b、c示例
6.2.2 冷却系统设计原则
6.2.4 模具温度控制系统
现拟出具体使用参数如下:
熔料温度,℃ 模温,℃ 塑件脱模温度,℃ 注射量,kg/次 每小时注射量,, 比热,KJ/kg·℃ 潜热,KJ/kg 成型时间,秒/模 每小时成型次数 水温℃ 平均水温℃
230 38 94 0.186 33.48 2.302 243 20 180 24 26
第六章
模具温度控制系统设计
第第66章章 模模具具温温度度控控制制系系统统
本章基本内容
冷却系统的设计原则 冷却系统的结构设计 冷却水道的设计 加热系统的设计
第6章 模具温度控制系统 本章重点
★冷却系统设计原则 ★冷却系统的结构设计 ★加热系统的设计
第6章 模具温度控制系统
本章难点
★冷却系统设计原则 ★冷却系统的结构设计
第6章 模具温度控制系统
6.1 概述 6.2 冷却系统设计 6.3 加热系统设计 6.4 思考与练习
6.1 概述
模具温度是否合理直接关系到成型塑件的尺寸 精度、表观及内在质量,以及塑件的生产效率,因此 是模具设计中的一项重要工作。
塑料品种不同则对于模具的温度要求也不同。 总要求是,使模具温度达到适宜制品成型的工艺条件 要求,能通过控温系统的调节,使模腔各个部位上的 温度基本相同;在较长时间内,即在生产过程中的每 个成型周期中,模具温度应均衡一致。
6.3 加热系统设计
6.3.1 加热对象
(1)热固性塑料模 (2)热流道模的流道板 (3)小型塑件的热塑性塑料注射模 (4)某些高粘性或结晶性塑料注射模
除了上述在整个生产过程中都需要加热模具 的情况之外,有时要求对模具先进行短期加热, 然后再冷却,大型热塑性塑料注射模就是如此。
6.3 加热系统设计
Q Q (Qf Qs )
1.求塑料传给模具的多余热量 Q
2.计算由冷却系统携带出模外 的热量Q′
6.2.4 模具温度控制系统
1.求塑料传给模具的多余热量
Q G[(t1 t)CP Le ] (KJ h)
式中G —每小时注射的塑料重量,㎏;
t1t2 —进入模具时的塑料熔料温度与制品在脱
模时 的温度之差; Cp —塑料的比热,kJ/(㎏·℃),参见表6—3。 Le —塑料熔解潜热,kJ/㎏,参见表6—3。无定
V 2g
(大气压)
6.2.4 模具温度控制系统
(四)冷却回路计算示例
有一成型高密度聚乙烯食品盒模具,每一 模一件,塑件壁厚为1.9mm。现确定对模具 型腔和型芯均进行冷却。考虑到塑件壁厚值 不大,但塑料流程较长,因而对塑料熔料温 度取稍高值,为230℃(手册数据为150℃~ 260℃),模温取值偏低,为38℃(手册资料 为35℃~70℃),取水温低于模温14℃,为 24℃。根据塑件的质量要求,拟控制各条冷 却回路的出入口温度为3℃。
6.2.4 模具温度控制系统
(1)关于W
W =每小时液体流量×液体比重
Q d 2 •V •T • • • t
将其代入式(46—5)中,便得到如下公式
=水道截面积×液体流速×水流时间 (每小时)×液体比重
W d2 •V •T •
式中 d—水道孔径,m4;
故,求得W的算术式为
6 7
V—水流速度,m/s; ρ—冷却液比重,㎏/m³
图6—2a,b的水孔到型腔的最短距离 (垂直距离)相同,但水道数量却不一样, 从而型腔热量向冷却源流动的路程彼此不 同。
图6—3型腔表面到冷却水孔的距离的尺寸关 系。合理地距离它不仅关系到型腔是否冷却均匀, 而且关系到模具的刚度、强度问题。
6.2.2 冷却系统设计原则
3、考虑和利用模具材料的导热 性
T—每小时水流持续时间,s/h, 若水一直流动,则T=3600 s/h。
6.2.4 模具温度控制系统
表6—4所列为当水温为23℃,Re=4000时,产生 稳定湍流状态的冷却水应达到的流量与流速。 (2)关于Δt 在每一成型周期里,流经模具的冷却水总长 度为l,用下式计算:
表6—5所列为不同温度下,水的运动粘
6.2.2 冷却系统设计原则
1 、合理地进行冷却水道总体布局
当塑件厚度均匀时,各冷却水孔至型腔表 壁的距离最好取作相同,以使塑件冷却均匀, 如图6—1a所示。
若塑件的壁厚不均,较厚处热量较多,则可 采取冷却水道较为靠近厚壁型腔的办法,如图 6—1b所示。
6.2.2 冷却系统设计原则
2、合理确定冷却水道与型腔表壁的距离
6.3.2 加热方式
通常采用的加热方式有两种 : 1.电加热式 2.在模具内部通入热介质
对于需要提供足够热能,温度要求较高的 模具采用电加热式,例如热固性塑料模、热塑 性热流道模的流道板等。也采用热水、过热水 或热油加热、蒸汽加热式、而煤气、天燃气燃 烧加热的方法一般不太使用。
6.3 加热系统设计
6.2.4 模具温度控制系统
(一)模具带有冷却系统时的热传行为
热传递的三种基本方式:热传导、 热辐射和对流传热在设置有冷却系统的 模具上均存在,并且是相互伴随,同时 对冷却模具产生作用。传热行为体现在 如下四方面:
(1)传导 (2)对流 (3)辐射 (4)传导
6.2.4 模具温度控制系统
Q G[(t1 t)CP Le ] (KJ h)
续流出,避免有水不能流动的死角。水道壁应加工光滑, 以使清楚水道污垢方便,经较长使用时间后,冷却效果 一致。 (4)由于凹模与型芯的冷却情况不同,需用两个调温器 分别控制各自回路中冷却液的温度、压力、流量和速度。
6.2.3 冷却系统结构设计
(一)、 凹模冷却系统
常见结构如图6—8钻孔式水道系 统 、6—9所示沟槽式水道系统
6.2.4 模具温度控制系统
计算步骤如下:
1.计算塑料传给型腔和型芯的多余热量和根 据公式(6—4)便可求得塑料传给模具的总的多 余热量:
Q G([ t t)CP Le ]
=33.48[( 230 -94 ) ×2.302 + 243] = 18617.29(KJ/h) 若按冷却系统完成排出总多余热量的90﹪的 任 务来计算,冷却系统应排除热量为:
5、控制冷却水入口处的 温度差尽量小
精密塑件要求该温度差在2℃以内, 一般塑件在5℃以内。对模具水道有串 联式和并联式两种使用方式,例如图 6—6所示 。
6.2.2 冷却系统设计原则
6 、应使冷却水道中的水呈湍流状态流动
雷诺数是用以判定水流状态的参数,对于
塑料模,雷诺数Re取 4000~10000。其校核公
6.3.3 电加热系统设计
电加热式具有温度调节范围较大!装 置结构简单,安装及维修方便,清洁、无 污染等优点。缺点是升温较缓慢,改变温 度时有时间滞后效应。
2.电1加.电热加装热置系的统形设式计的基本要求
6.3 加热系统设计
6.3.3 电加热系统设计
1.电加热系统设计的基本要求
(1)计算模具的加热功率 (2)合理地分布电热组件 (3)防止热量散失的工作 (4)建立必要的控温系统
模具应设计冷却回路数目n,即:
n t ti (条)
6.2.4 模具温度控制系统
(三)冷却水在回路中的压力降计算
在同样的控制条件下,如果模具各条冷 却回路的长度和截面积相同,水在各条回 路的压力降也就相等,那么个条回路水温 基本均匀。
冷却回路压力降ΔP可按下面经验公式计算:
p
3.28
源自文库
F
l d

对于模具要求在60℃左右的中型模具,而对大中型模具, 尤其是大型模具,必须设计冷冷却系统有效、控温合理的功能 齐全的冷却系统。表6—1为常用塑料的料温及模具温度 。
正确地分析与判断模具温度状况,应注意下述各点: (1)塑料的热量与塑料重量成正比。 (2)在注射完成时,模腔内的塑料受到高压作用,此 时型 腔的温度与型芯的温度相同。 (3)当塑件为平板状态时,每半模(动、定模)的温度值接 近。 (4)当塑件壁厚布均匀时,在塑件壁厚较厚处模具温度较高。
6.2 冷却系统设计
6.2.1 模具温度分析 6.2.2 冷却系统设计原则 6.2.3 冷却系统的结构设计
(一)凹模冷却系统 (二)型芯冷却系统 6.2.4、 冷却水道的计算 (一)模具带有冷却系统时的热传行为 (二)冷却水回路数量的计算 (三)冷却水在回路中的压力降计算 (四)冷却回路计算示例
6.2.1 模具温度分析
式为:
Re
dV
4000 ~ 10000
如图6—7 雷诺准数对热传导的影响.
6.2.2 冷却系统设计原则
除了上述几项基本原则应遵循外,还应注意以下事项:
(1) 应避免在制品容易产生熔结痕的部位开设冷却水道; (2) 必须注意密封水,防止水流入型腔; (3) 当水道发生相贯时,应采取措施使水只可定方向连
=18617.29×0.9=16755.56(kJ/h)
6.2.4 模具温度控制系统
因为型芯的高度和直径较大,故认为型
芯和型腔各吸收热量的比例为60﹪和40﹪。
所以,它们分别排除热量:
型芯应排除热量 型腔(凹模)应排除热量
2.确定冷却水道的孔径d
Q芯 0.6Q 10053.34
Q腔 0.4Q 6702.21
6.3 加热系统设计
6.3.3 电加热系统设计
2.电加热装置的形式
电加热装置有两大类型 : (1) 电阻加热 (2) 感应加热
常用的电阻加热装置 : (1)电阻丝直接加热 (2)电热套、电热片加热装置 如图6—15 (3)电热棒(如图6—16)
6.3 ⒊加热电系热功统率设的计计算
(1)计算在要求时间内将模温升至工作温度所 需的总功率
(二)、型芯冷却系统设计
6.2.3 冷却系统结构设计
(二)、型芯冷却系统设计
设计型芯冷却系统要比设计凹模时复杂得 多,需视型芯的粗细高低,镶拼状况,推杆位 置等情况灵活地采用不同形式的冷却装置。 图6—10所示为大行型的冷却装置 。 图6—11所示为隔板式冷却装置 。 图6—12所示为水管喷流式冷却装置。 图6—13a,b,c所示对细长型芯的冷却 。 图6—14所示冷却侧型芯。
6.2.2 冷却系统设计原则
冷却却系统:
是指模具中开设的水道系统,它与外界水源连通,根据需要组成 一个或者多个回路的水道。
冷却系统的设计原则:
1 合理地进行冷却水道总体布局 2 合理确定冷却水道与型腔表壁的距离 3 考虑和利用模具材料的导热性 4 应加强浇口处的冷却 5 控制冷却水入口处的温度差尽量小 6 应使冷却水道中的水呈湍流状态流动
形塑料 Le 0
6.2.4 模具温度控制系统
2. 计算由冷却系统携带出模外的热量Q′
Q W • • t (KJ h)
式中 W—每小时流经模具的冷却液重量,㎏; λ—冷却液比热,kJ/(㎏·℃),
水的λ=4.186 kJ/(㎏.℃)
λ—冷却液比热,kJ/(㎏·℃),
水的λ=4.186 kJ/(㎏.℃)
p GCpt Tk
(2)计算成型过程中要求模具对塑料加热到一 定温度所需的热功率
p GSCst
电热棒的根数n
k
n P Pe
6.3 加热系统设计
本模具适用于在锁模力500吨的注射机上成型,查表6—5, 确定水孔直径d取12mm。确定采用水为冷却液。由表6—5同 时查知雷诺准数Re=4000时的水流速度V=0.43m/s.
6.3 加热系统设计
6.3.1 加热对象 6.3.2 加热方式 6.3.3 电加热系统设计 6.3.4 防止热量散失的方法
模具向设备工作台面所传导的热量应为:
Qs F (tm ts ) (KJ h)
由型腔向冷却水道传导热量的关系式如下:
Q FT t1 t2
L
6.2.4 模具温度控制系统
(二)冷却水回路数量计算
设塑料传给模具的多余热量为Q,辐射散热 量为Q’,模具向安装设备传导的热量为Qs,冷 却统带走的热量为 Qf,则可建立下式
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