最新模具加热与冷却系统设计_图文.ppt
第9章 压铸模加热和冷却系统设计
温金属液预热。 4)预热后的压铸模应进行必要的清理和润滑。 5)冷却液应该在压铸模预热之前此时通入，否
则将因激冷而引起压铸模产生裂纹甚至破裂。
9.2 模具的冷却 一、压铸模的冷却方法 压铸模的冷却方法主要有风冷和水冷两种形式． (一)风冷
通入成型镶缺或型芯内从而实现冷却，因此水冷模 具结构较风冷复杂。水冷速度比风冷速度快得多， 它能有效地提高生产效率。一般可以通过测定进水 口和出水口的温度以及模具型腔表面温度，据此控 制水流量，从而调节冷却效率。大中型铸件或厚壁 铸件以及大批量连续操作时为了保证散热员较大的 要求，通常采用水冷。
二、冷却通道的设计计算
2．熔融金属传给模具的热流量 熔融金属传给模具的热流量Q可 按下式计算
Q=qNm 式中 q——凝固热量(J／k g)；
N——压铸机生产率(次／h)； m——每次压铸的合金重量(kg／次)。 不同合金的凝固热量q 值，见表。
3．模具自然传走的热流量 模具自然传走的热量Q1是通 过周围辐射和传导而散发的。 其计算式可表示为
三、冷却系统的布置 (一)冷却通道的设计要点 设计冷却通道时应注意下述几点： ‘
1)冷却水道要求布置在型腔内温度最高、热量比较 集中的区域，流路要通畅，无堵塞现象。
2)模具镶拼结构上有冷却水通过时要求采取密封措 施，防止泄漏。
3)水管接头尽可能设置在模具下面或操作者的对面 一侧，其外径尺寸应统一，以便接装输水胶管。
活动型芯或者推杆发生干涉。加热孔径与电热元 件的壳体外径的配合间隙不应太大，以免降
低传热率。在动模和定模的套板上可以布置供安 装热电偶的测温孔，以便控制模温，其配合 尺寸应按照所选用的热电偶的规格而定。
对模具加热或冷却
第10章模温控制模具温度对胶件的成型质量、成型效率有着较大的影响。
在温度较高的模具里，熔融胶料的流动性较好，有利于胶料充填型腔，获取高质量的胶件外观表面，但会使胶料固化时间变长，顶出时易变形，对结晶性胶料而言，更有利于结晶过程进行，避免存放及使用中胶件尺寸发生变化；在温度较低的模具里，熔融胶料难于充满型腔，导致内应力增加，表面无光泽，产生银纹、熔接痕等缺陷。
不同的胶料具有不同的加工工艺性，并且各种胶件的表面要求和结构不同，为了在最有效的时间内生产出符合质量要求的胶件，这就要求模具保持一定的温度，模温越稳定，生产出的胶件在尺寸形状、胶件外观质量等方面的要求就越一致。
因此，除了模具制造方面的因素外，模温是控制胶件质量高低的重要因素，模具设计时应充分考虑模具温度的控制方法。
概念：对模具加热或冷却，将模温控制在合理的范围内。
——模具冷却介质：水、油、铍铜、空气等；——模具的加热方式：热水，蒸气，热油、电热棒加热等。
温度控制的重要性模温对不同塑料的影响1.对流动性较好的塑料（PE、PP、HIPS、ABS等），降低模温可减小应力开裂（模温通常为60°左右）；2.对流动性较差的塑料（PC、PPO、PSF等），提高模温有利于减小塑件的内应力（模温通常在80°至120°之间）。
模温对塑件成型质量的影响（1）过高：脱模后塑件变形率大，还容易造成溢料和粘模；（2）过低：则熔胶流动性差，表面会产生银丝、流纹、啤不满等缺陷；（3）不均匀：塑件收缩不均匀，导致翘曲变形。
模具温度直接影响注塑周期模具冷却时间约占注塑周期的80%。
10.1模具温度控制的原则和方式10.1.1模具温度控制的原则为了保证在最有效的时间内生产出高外观质量要求、尺寸稳定、变形小的胶件，设计时应清楚了解模具温度控制的基本原则。
(1)不同胶料要求不同的模具温度。
(2)不同表面质量、不同结构的模具要求不同的模具温度，这就要求在设计温控系统时具有针对性。
压铸模冷却系统设计
压铸模冷却系统设计模具温度是影响压铸件质量的一个重要因素，但在生产过程中往往未得到严格的控制。
大多数形状简单、成型工艺性好的压铸件对模具温度控制要求不高，模具温度在较大区间内变动仍能生产出合格的压铸件。
而生产形状复杂、质量要求高的压铸件时，则对模具温度有严格的要求，只有把模具温度控制在一个狭窄的温度区间内，才能生产出合格的压铸件。
因此，必须严格控制模具温度。
在一两个压铸循环中，模具型腔的温度要发生很大的变化。
铝合金压铸时，模具型腔温度上下波动可达300度左右。
使模具升温的热源，一是由金属液带入的热量：二是金属液充填型腔时消耗的一部分机械能转换变成热能。
模具在得到热量的同时也向周围空间散发热量，在模具表面喷涂的脱模剂挥发时也带走部分热量。
如果在单位时间内模具吸收的热量与散发的热量相等而达到一个平衡状态，则称为模具的热平衡。
模具的温度控制就是要把压铸模具在热平衡时的温度控制在模具的最佳温度区间内。
压铸生产中模具的温度由加热系统与冷却系统进行控制盒调节。
加热系统与冷却系统的主要作用：使压铸模达到较好的热平衡状态和改善压铸件顺序凝固条件：提高压铸件的内部质量和表面质量：稳定压铸件的尺寸精度：提高压铸生产的效率：降低模具热交应变力，提高压铸模使用寿命。
冷却系统的设计计压铸过程中，金属液在压铸模中凝固并冷却到顶出温度，释放的热量被模具吸收，同时模具通过辐射、导热和对流，将热量传出，在模具分型面上喷涂的分型剂挥发时也带走部分热量。
正常生产过程中传人模具的热量和从模具其中传出的热量应达到平衡。
在高效生产及大型厚壁铸件压铸时，往往要用强制冷却来保持模具的热平衡。
合理地设汁冷却系统对提高压铸生产效率，改善铸件质量及廷长模具使用寿命是十分重要的。
棋具冷却方法有：1)水冷水冷是在模具内设置冷却水通道，使冷却水通人模具带走热量。
水冷的效率高，易控制，是最常用的压铸摸冷却方法。
2)风冷对于压铸摸中难以用水冷却的部位，可采用风冷的方式。
注塑模具冷却水路设计
注塑模具冷却水路设计一、冷却系统的设计原则1.均匀性原则：冷却水应能均匀地覆盖整个模具表面，保证模具各部位的冷却效果一致，避免出现局部过热或过冷的现象。
2.高效性原则：冷却水应尽可能快速地吸收模具上的热量，提高冷却速度，并迅速排出，以提高生产效率。
3.经济性原则：冷却系统的设计应尽量减少冷却水的流量和能耗，降低生产成本。
4.安全性原则：冷却系统的设计应考虑防止冷却水泄漏、烫伤操作人员等安全问题。
二、冷却水路的布置方式1.双水路布置：常用的冷却水路设计方式是双水路布置，即将进水和出水管道分开设置。
进水管道和出水管道应相对布置，使冷却水能够充分覆盖模具的表面，使冷却效果更好。
2.直线布置：冷却水路一般采用直线布置，以迅速传递模具表面的热量，提高冷却效果。
直线布置的冷却水路应尽量减少弯头和弯管，以降低水流阻力。
3.弯头布置：当模具的形状不规则或空间有限时，可以采用弯头布置的冷却水路，使冷却水能够覆盖到模具的各个部位。
但是，弯头布置会增加水流阻力，影响冷却效果，所以应尽量减少弯头的数量。
4.分级布置：对于大型模具或需要长时间注塑的产品，可以采用分级布置的冷却水路，将冷却水路分为多段，以提高冷却效果。
三、冷却水路的设计步骤1.根据产品的形状和结构，确定冷却水路的布置方式，包括进水管道和出水管道的位置和数量。
2.根据模具的尺寸和材料，计算冷却水路的长度和直径，并确定冷却水的流量和压力。
3.选择合适的冷却水路元件，如水管、弯头、分流装置等，并计算和确定它们的尺寸和数量。
4.验算冷却水路的设计是否符合要求，包括冷却水的流速、流量、冷却时间等。
5.根据模具的具体情况，设计冷却水路的进水和出水管道的接口，确保冷却水能够顺利流入和排出。
6.绘制冷却水路的详细图纸，包括冷却水路的布置、元件的尺寸和位置等。
四、注意事项1.冷却水路的布置应尽量远离模具的加热部位，避免冷却水的温度受到影响。
2.冷却水路的材料应选择耐腐蚀的材料，如不锈钢、铜等，以防止冷却水对模具的腐蚀。
冷却水路设计原则与优化实例(ppt 25页)
0.3mm
Z方向收缩较之前改善较大,变形如图。 右边为放大10倍的变形，绿色框为变形前形状。
四、模具加热设备简介
1.水温加热：模具温度要求80°以下适用； 大部分塑胶原料（除高温料）要求模具成型温度为：20°~ 90°，如果部品表面光洁
度要求较高，或模具结构导致成型困难时，必须使用水温机加热。
PA 尼龙
模
收集 歧管
软管
收集 歧管
供给
歧管
泵
冷却水路2
供给 歧管
一、冷却水路设计原则
3.冷却系统水孔径间距与型腔之间的关系
H一般2.5d-3d
层流、紊流(雷诺数Re>4000为稳定的紊流)：
注：1.圣度标准 最小 8mm。 2.无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，
否则难以形成紊流(紊流状态热交换充分)。
有加强纤维
水温机
注：1. 根据冷却水温度选用软管； 2. 这些软管均为冷却水专用（不适用与油）； 3. 一般水温机设定 70~80°，高于80度有安全隐患。
PVF
适用温度-30~120° S-PVC
适用温度0~60°
四、模具加热设备简介
2.油温加热：模具温度要求90~150°适用。 PP、PC、尼龙（PA66、PA6、PA46） 、POM 等加玻纤GF后 要求模具温度都可达到
一、冷却水路设计原则
主 要 二、冷却水路样式 内 三、冷却水路优化实例 容
四、加热设备简介
一、冷却水路设计原则
1. 注塑冷却水路设计目的
2. 水路设计目的：
水路设计目的是使产品均匀冷却，并在较短时间内顶出成型。水路排布的好 坏直接影响到产品的成型品质和成产周期(成本)。
• 对品质的影响：在成型时水路使用来控制模具温度的，而模具温度及其波 动对制品的收缩率变形、尺寸稳定性、机械强度、应力开裂和表面质量等均
10模具设计-第十章--温度调节系统PPT课件
10 . 1 模具温度及塑料成型温度关系
2）对于粘度高、流动性差的塑料，例如聚碳酸酯、聚砜、 聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等，为了提高充型性能，考虑到 成型工艺要求较高的模具温度，必须设置加热装置对模具 进行加热。
3）一般需要用常温水或冷水对模具冷却，而对于高粘流温度 和高熔点的塑料，可用温水进行模温控制。
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。
4
10 . 1 模具温度及塑料成型温度关系
注射入模具中的热塑性熔融树脂，必须在模具内冷却固化才 能成为塑件，所以模具温度必须低于模具内熔融树脂的温度， 即达到θg(玻璃化温度)以下的某一温度范围，由于树脂本身 的性能特点不同，不同的塑料要求有不同的模具温度。
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第十章 温度调节系统
模具温度及其调节的重要性
2．模具温度对成型周期的影响
缩短模塑成型周期就是提高模塑效率。
缩短成型周期关键在于缩短冷却硬化时间，而缩短冷却时 问，可通过调节塑料和模具的温差，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。 缩短成型周期→缩短冷却硬化时间→调节塑料和模具的温差→保证 质量前提下降低模具温度→缩短冷却时间，提高生产效率
4）对于模温要求在90℃以上的，必须对模具加热。 对于流程长、壁厚较小的塑件，或者粘流温度(或熔点)虽 不高但成型面积很大的塑件，为了保证塑料熔体在充模过 程中不至温降太大而影响充型，可设置加热装置对模具进 行预热。 对于小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以 不设置冷却装置而靠自然冷却。
注塑模具冷却水路设计ppt课件
冷却水路也叫温度调节系统。
模具温度调节的重要性﹕模具温度对塑料制品的质量 和成型周期影响很大。 (1)﹑模具温度的波动对制品的收缩率﹑尺寸稳定 性﹑变形﹑应力开裂﹑表面质量等都有很大的影响。
冷却系统设计原则﹕ 1﹑快速冷却 2﹑冷却均匀 3﹑加工简单
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
1)﹑在满足冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提 下﹐冷却回路数量应尽量多﹐冷却水路孔径要尽量大。
图a
冷却水路的排布方式应根据成品的形状﹐塑料特性 以及对模温的要求而定。
扁平﹐薄壁的成品宜采用并列式的排布。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
对于制品在空间收缩率不一定的﹐水路应沿着收缩 率大的方向排布。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
模具冷却装置的结构形式取决于制品的形状和尺 寸﹑模具的结构﹑浇口的位置﹑模仁与模板的大小 等。现举例如下﹕
1>﹑在成品比较小﹑模仁也比较小的情况下﹐水路 可以只经过模板就可以达到冷却效果。(直流式)
图b
图a的冷却速度比图b要快。 水孔直径一般取Φ6~Φ12MM。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
注塑模具 冷却水路
四、模具加热设备简介
5.加热设备 综合应用
油
温
温
控
机
箱
加热棒、热电偶 的使用 加热棒
加热棒
热 电 偶
热 电 偶
检测温度 设置温度
四、模具加热设备简介
4.隔热板：防止模具热量过度散发以确保型腔温度恒定，从而保证成型产品品质稳定。 尼龙、PBT、PET等结晶性树脂，模具型腔表面温度变化对部品的结晶度、尺寸、外观
品质影响很大，需要安装隔热板。
注：1. 隔热板加工时要使用集尘器吸粉尘（含玻纤，会刺激 皮肤致瘙痒；粘附到机械上会影响精度）；
顶 针 板
一体式斜顶
斜顶头冷却
冷斜顶却较水大时路，冷却水路是不可水忽路略的。没有冷却水
路会延长注塑周期，或造成斜顶成型形象在脱模时 变形。
斜 顶
连 接 器 设
二、冷却水路样式
6.滑块冷却
长型芯滑块 喷水管 冷却
不仅滑块上需要冷却水路，必要时滑块镶件上必须 设置冷却水路
二、冷却水路样式
7.冷却回路的特殊样式
0.3mm
Z方向收缩较之前改善较大,变形如图。 右边为放大10倍的变形，绿色框为变形前形状。
四、模具加热设备简介
1.水温加热：模具温度要求80°以下适用； 大部分塑胶原料（除高温料）要求模具成型温度为：20°~ 90°，如果部品表面光洁度
要求较高，或模具结构导致成型困难时，必须使用水温机加热。
PA 尼龙
成品体积收缩大部分均 匀约为4%, 四周较厚区 域体积收缩稍大。
Z方向收缩不均勻,变形 方向如图所示，最大变 形为8.9mm，变形量较 大。
1.9 mm
冷却水进口温度如图所 示，蓝色表示进水温度 为40°，红色表示进水 温度为60°。
367模具加热和冷却装置的设计.ppt
形小。
支承与紧固零件：有一定的强度
27.03.2019
§3.5模具材料的选用
二Mn、20Mn 有一定强度，切削性能好，热处理变形较大 加工前要正火或调质处理 2.碳素工具钢 T8、T8A、T10、T10A
淬火后有较高的强度与耐磨性，淬火变形大且淬透
性差 淬火后用线切割加工可达较高精度
⑵模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使冷却更 均匀。 ⑶冷却孔要避开塑件的熔接痕部 位。
27.03.2019
§3.6模具加热和冷却装置的设计
三、模具冷却装置的设计
1.冷却通道设计原则
⑷水孔排列与型腔形状吻合
⑸定模与动模要分别冷却， 保证冷却平衡。
⑹浇口附近与壁厚处加强冷却 ⑺冷却通道应密封且不应通过镶 块接缝，以免漏水。
27.03.2019
思考与练习： 复习第三章内容
27.03.2019
§3.6模具加热和冷却装置的设计
二、模具加热装置的设计
1.模具加热的方法有
气体加热（蒸汽） 工频感应加热：设备复杂 电阻加热：最常用
2.电阻加热元件
27.03.2019
§3.6模具加热和冷却装置的设计
二、模具加热装置的设计
3.电阻加热的计算
加热模具所需的电功率(P)可按模具的重量(m)近似计算： P=m×q 或 P=0.24m(T2-T1) 其中：q—单位模具重量所需的电功率（查表3-30） T2-T1—模具加热前后的温度差
4.电阻加热的计算
已知：压缩模总重量：m=200Kg 模具成型温度T2=155℃
室温T1=20℃ 查表3-15取：q=30(中小型模具) P=200×30=6000W 或 P=0.24×200(155-20)=6480W 结论：可以取800W的电热棒8根 其长度和直径查表3-29并根据模板尺寸确定。