模具冷却系统设计

模具冷却/加热系统的设计

1、模具温度调节系统概述

塑料注射成型是将熔融状态的塑料高压注入模腔，其后熔料在模腔中冷却到塑料的热变形温度以下固化成型。该过程是由熔料和模具的温差实现的，由于不同的成型材料要求不同的模具温度（模具温度应低于塑件热变形温度），若模具温度过高或过低，都会影响塑件的质量和生产。

--过高：溢料；缩孔；塑件固化时间长，注射周期长，生产率低；

--过低：熔料流动性差，塑件应力增大，出现填充不良、熔接痕、缺料及表面不光泽等缺陷；--不均匀：出现收缩率偏差，塑件变形等问题；

所以模具设计时必须考虑冷却或加热装置来调节模具温度。

1)当成型时料温不足，为了使模具达到成型要求的模温，则应考虑加热装置；

2)成型壁厚大于20mm的塑件时，则应考虑加热装置；

3)当料温使模温超过成型要求的模温，则应考虑冷却装置；

4)一般成型热塑性塑料时，模具需要冷却；热固性塑料的模具需要加热；

2、模具温度调节的目的

A、缩短成型周期：通过有效的冷却手段使模具保持在塑料的热变形温度以下；

B、提高塑件质量：防止脱模变形；

C、适应特殊需要：注射结晶性塑料时，为控制塑料的结晶度，改善其综合性能，一般要求保持较高的模具温度；大型模具注射成型前需预热；对特殊需要的模具局部加热；热流道系统的加热等；

3、模具冷却系统设计要点

1)冷却水道应与成型面各处距离相等，排列与成型面形状尽可能相符；

2)冷却水道应使成型零件表面冷却均匀，模具各处的温差不大；冷却水孔距型腔的距离一

般为15-25mm，太近则冷却不均匀，太远则冷却效率低；冷却水孔直径一般为Φ8-12mm

3)循环式冷却水道中冷却介质的流程应相等；

4)冷却水道应先通过浇口部位并沿料流方向流动，即从模温高区域流向模温低区域；

5)冷却水道不应设置在塑件可能出现熔接痕的部位；

6)冷却水道应防止漏水,特别是通过组合镶件时，应考虑密封问题；

7)冷却水嘴应设在非操作侧，并考虑不与注塑机导向柱干涉；

8)动、定模原则上应分别单独设置冷却系统，以便调节控制塑件的变形等缺陷；

4、冷却水道的联结方式

1)串联式--冷却介质从入口流入直径始终相等的水道,依次通过成型区后从出口排出；

2)并联式—冷却介质从入口流入主干水道，分成若干分支,然后汇入出水主干水道排出；

注：并联式布局中进出口主干水道ΦD的横截面积应大于各支路Φd的横截面积之和；

5、型腔的冷却形式

1)多层循环式冷却：用于塑件精度要求较高的大型模具；

2)侧面循环式冷却：在组合面上设置冷却水道，考虑密封问题；

3)平面螺旋式冷却：用于型腔较浅、底部平面度要求较高的塑件；

4)螺旋水道式冷却：用于较深的整体组合式型腔的冷却；

5)串、并联式冷却：用于多型腔模具的冷却；

6、型芯的冷却形式

由于冷却收缩，塑件对型芯的包紧力大于型腔，因而型芯的温度对塑件冷却的影响比型腔大多得，故型芯的冷却尤为重要，但因型芯总是设在动模一侧，故其冷却会受到一定限制，故设计时需考虑冷却和顶出系统应互不干扰。

1)基本形式：

2)隔板式冷却:

3)螺旋式冷却：

4)小型芯冷却：

5)压缩空气冷却：

6)极小型芯冷却：

7)并联冷却：

8)串联冷却：

7、模具加热装置的设计要点1)采用加热装置的原因

--在成型热塑性塑料时对流动性差、冷却速度快的塑料，为了提高熔料的流动性，并防止厚壁塑件产生缩孔及应力开裂，需要采用模具加热装置；

--对要求高结晶度的塑料以提高其机械性能，需要采用模具加热装置；

--对热流道模具采用加热装置；

--对热固性塑料采用加热装置；

2)模具加热装置的类型

--介质加热：其装置和设计同冷却水路；

--电加热：用电热棒或电热环等加热元件加热。

模具所需加热装置的功率计算公式：W总=0.24G（T2-T1）

W总—所需电功率W；

G—模具重量kg；

T1—室温℃；

T2—模具成型温度℃

3)模具加热应注意的问题

--可选稍大于计算功率的电热元件，用降低电压和缩短加时间的方法进行调节；

--电热元件应摆布均匀，以利模具均衡加热；

--注意绝缘措施，防止漏电、漏水等现象；

--注意在滑动部位预留出热膨胀间隙；