模具加热及冷却系统设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
解：所需冷却水体积的计算
G=20（60×60）/50 =1440=1.44kg/h
Δi=4×105J/KG
V=(1.44×4×105)/(60 ×4183 × 998(40-20))
=576000/5009560800 =1.15 × 10-4m3/min < 5.0×10-3 m3/min
02.06.2019
02.06.2019
冷却通道设计原则 冷却装置的形式
冷却回路的尺寸确定 冷却通道的形式
1.冷却通道设计原则 ⑴冷却水孔相对位置尺寸
A—型腔底面
Lmin=D
02.06.2019
从型腔表面到冷却水孔的距离
⑵模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使 冷却更均匀。
445585.°1553C.683660.°16°3C.°C8°6CC6° C° C
02.06.2019
60° Cห้องสมุดไป่ตู้
图冷却水道冷 却数水量道传数热量 与关传系热 关 系
⑶冷却孔要避开塑件的熔接痕部位
02.06.2019
⑷水孔排列与型腔形状吻合
图 冷 (5)浇口附近与壁厚处加强冷却 却 水 道 布 局
02.06.2019
(6)定模与动模要分别冷却，保证冷却平衡。
02.06.2019
第13讲模具加热与冷却系统设计
目的与要求： 1.要求掌握加热与冷却装置设计计算 2.掌握设计原则
02.06.2019
重点和难点： 理论与实际相结合
一、模具加热与冷却的目的
1.加热 ※热固性塑料需要较高的模具温度促使交联反应进行 ※某些热塑性塑料也需维持80度以上的模温，如聚甲
醛、聚苯醚等 ※大型模具要预热 ※热流道模具的广泛使用
① 电热环加热 小型模具：Pu=40W／kg； 大型模具：Pu=60W／kg；
② 电热棒加热 小型模具(40kg以下)：Pu=35W／kg； 中型模具(40～100kg)；Pu=30W／kg； 大型模具(100kg以上)：Pu=20W／kg。
02.06.2019
三、模具冷却装置的设计
冷却介质：水、压缩空气、冷冻水、油
其中：T2-T1—模具加热前后的温度差
例题 已知：模具总重量：m=50Kg 模具成型温度 T2=155℃ 室温T1=20℃ ，计算所需电功率。
02.06.2019
P=0.24×50(155-20)=1620W
结论：可以取400W的电热棒4根
3)经验法
可以根据加热方式和模具的大小，采用下面经验数据计 算单位质量模具的电加热功率Pu 。
凹模与型芯的冷却
⑺冷却通道应密封且不应通过镶块接缝，以免漏水。 ⑻进出水温差不宜过大 （9）节约用水原则
02.06.2019
2.冷却回路的尺寸确定
1）所需冷却水体积的计算
表10-2 常用塑料在凝固时所放出的热焓量 （KJ／kg）
塑料
高压聚乙烯 低压聚乙烯
聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 有机玻璃
Δi
583.33～700.14 700.14～816.48 583.33～700.14 280.14～349.85
注：在Re=10000和水温10°C的条件下(Re为雷诺系数)。
一般水孔直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚 为2mm时，水道直径可取10～14mm。
无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却 水难以处于最佳流动状态，以致降低热交换效率。
02.06.2019
3）冷却水道导热总面积的计算
02.06.2019
4）冷却水道总长度的计算
5）冷却水道数目的计算
由于受模具尺寸的限制，每根水路的长度由模具尺寸决定。设 每条水路的长度为l，则冷却水道的数目n＝L/l。
02.06.2019
例：零件A 的质量为20g(已考虑浇注系统凝料），成型 周期时间t=50s，材料ABS，在出口处水温400，入口 处冷却温度200， C=4183 J/kg·k, ρ=998.203 kg/m3,
02.06.2019
4.冷却通道的形式
02.06.2019
02.06.2019
02.06.2019
02.06.2019
02.06.2019
练习： 零件B 的质量为200g(已考虑浇注系统凝料），成型
周期时间t=40s，材料低压聚乙烯，在出口处水温400， 入口处冷却温度200， C=4183 J/kg·k, ρ=998.203 kg/m3。
由上述计算可知，因为模具每分钟所需 的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系 统，依靠空冷的方式冷却模具即可。
3.冷却装置的形式
02.06.2019
细型芯的冷却装置
02.06.2019
大型芯的冷却装置
3
A
3
2
5
2
剖面A-A
4A
5
1
1
a)
b)
02.06.2019
隔板式冷却装置
02.06.2019
水管喷流式冷却装置
02.06.2019
2）冷却水孔直径的确定
表10-3 冷却流道的稳定湍流速度、流量、流道直径
冷却流道直径d
8 10 12
速度v
1.66 1.32 1.10
V
冷却流道直径d
5.0×10-3
15
6.2×10-3
20
7.4×10-3
25
速度v
0.87 0.66 0.53
V
9.2×10-3 12.4×10-3 15.5×10-3
型芯型腔温差过大，塑件收缩不均、内应力增大、 塑件变形、尺寸不稳定。
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
02.06.2019
3.电阻加热的计算
1)理论计 算
02.06.2019
2)近似计算
加热模具所需的电功率(P)可按模具的重量(m)近似计算： P=0.24m(T2-T1)
210.00 285.85
塑料
尼龙 聚甲醛 醋炭纤维素 丁酸-醋炭纤维素
ABS AS
Δi
700.14～816.48 420.00 289.38 259.14
326.76～396.48 280.14～349.85
求出所需冷却水体积后，可根据处于湍流状态的流速、流量与管道直径的关系，确定 模具上的冷却水道孔径。
2.冷却
模塑周期主要取决于冷却定型时间（约占80%），通过 降低模温来缩短冷却时间，是提高生产效率的关键。
02.06.2019
02.06.2019
模具温度与塑件质量的关系
模温过低
塑料流动性差，塑件轮廓不清晰，表面无光泽； 热固性塑料则固化不足，性能严重下降。
模温过高 易造成溢料粘模，塑件脱模困难，变形大；热固 性塑料则过熟。 模温不均
G=20（60×60）/50 =1440=1.44kg/h
Δi=4×105J/KG
V=(1.44×4×105)/(60 ×4183 × 998(40-20))
=576000/5009560800 =1.15 × 10-4m3/min < 5.0×10-3 m3/min
02.06.2019
02.06.2019
冷却通道设计原则 冷却装置的形式
冷却回路的尺寸确定 冷却通道的形式
1.冷却通道设计原则 ⑴冷却水孔相对位置尺寸
A—型腔底面
Lmin=D
02.06.2019
从型腔表面到冷却水孔的距离
⑵模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使 冷却更均匀。
445585.°1553C.683660.°16°3C.°C8°6CC6° C° C
02.06.2019
60° Cห้องสมุดไป่ตู้
图冷却水道冷 却数水量道传数热量 与关传系热 关 系
⑶冷却孔要避开塑件的熔接痕部位
02.06.2019
⑷水孔排列与型腔形状吻合
图 冷 (5)浇口附近与壁厚处加强冷却 却 水 道 布 局
02.06.2019
(6)定模与动模要分别冷却，保证冷却平衡。
02.06.2019
第13讲模具加热与冷却系统设计
目的与要求： 1.要求掌握加热与冷却装置设计计算 2.掌握设计原则
02.06.2019
重点和难点： 理论与实际相结合
一、模具加热与冷却的目的
1.加热 ※热固性塑料需要较高的模具温度促使交联反应进行 ※某些热塑性塑料也需维持80度以上的模温，如聚甲
醛、聚苯醚等 ※大型模具要预热 ※热流道模具的广泛使用
① 电热环加热 小型模具：Pu=40W／kg； 大型模具：Pu=60W／kg；
② 电热棒加热 小型模具(40kg以下)：Pu=35W／kg； 中型模具(40～100kg)；Pu=30W／kg； 大型模具(100kg以上)：Pu=20W／kg。
02.06.2019
三、模具冷却装置的设计
冷却介质：水、压缩空气、冷冻水、油
其中：T2-T1—模具加热前后的温度差
例题 已知：模具总重量：m=50Kg 模具成型温度 T2=155℃ 室温T1=20℃ ，计算所需电功率。
02.06.2019
P=0.24×50(155-20)=1620W
结论：可以取400W的电热棒4根
3)经验法
可以根据加热方式和模具的大小，采用下面经验数据计 算单位质量模具的电加热功率Pu 。
凹模与型芯的冷却
⑺冷却通道应密封且不应通过镶块接缝，以免漏水。 ⑻进出水温差不宜过大 （9）节约用水原则
02.06.2019
2.冷却回路的尺寸确定
1）所需冷却水体积的计算
表10-2 常用塑料在凝固时所放出的热焓量 （KJ／kg）
塑料
高压聚乙烯 低压聚乙烯
聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 有机玻璃
Δi
583.33～700.14 700.14～816.48 583.33～700.14 280.14～349.85
注：在Re=10000和水温10°C的条件下(Re为雷诺系数)。
一般水孔直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚 为2mm时，水道直径可取10～14mm。
无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却 水难以处于最佳流动状态，以致降低热交换效率。
02.06.2019
3）冷却水道导热总面积的计算
02.06.2019
4）冷却水道总长度的计算
5）冷却水道数目的计算
由于受模具尺寸的限制，每根水路的长度由模具尺寸决定。设 每条水路的长度为l，则冷却水道的数目n＝L/l。
02.06.2019
例：零件A 的质量为20g(已考虑浇注系统凝料），成型 周期时间t=50s，材料ABS，在出口处水温400，入口 处冷却温度200， C=4183 J/kg·k, ρ=998.203 kg/m3,
02.06.2019
4.冷却通道的形式
02.06.2019
02.06.2019
02.06.2019
02.06.2019
02.06.2019
练习： 零件B 的质量为200g(已考虑浇注系统凝料），成型
周期时间t=40s，材料低压聚乙烯，在出口处水温400， 入口处冷却温度200， C=4183 J/kg·k, ρ=998.203 kg/m3。
由上述计算可知，因为模具每分钟所需 的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系 统，依靠空冷的方式冷却模具即可。
3.冷却装置的形式
02.06.2019
细型芯的冷却装置
02.06.2019
大型芯的冷却装置
3
A
3
2
5
2
剖面A-A
4A
5
1
1
a)
b)
02.06.2019
隔板式冷却装置
02.06.2019
水管喷流式冷却装置
02.06.2019
2）冷却水孔直径的确定
表10-3 冷却流道的稳定湍流速度、流量、流道直径
冷却流道直径d
8 10 12
速度v
1.66 1.32 1.10
V
冷却流道直径d
5.0×10-3
15
6.2×10-3
20
7.4×10-3
25
速度v
0.87 0.66 0.53
V
9.2×10-3 12.4×10-3 15.5×10-3
型芯型腔温差过大，塑件收缩不均、内应力增大、 塑件变形、尺寸不稳定。
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
02.06.2019
3.电阻加热的计算
1)理论计 算
02.06.2019
2)近似计算
加热模具所需的电功率(P)可按模具的重量(m)近似计算： P=0.24m(T2-T1)
210.00 285.85
塑料
尼龙 聚甲醛 醋炭纤维素 丁酸-醋炭纤维素
ABS AS
Δi
700.14～816.48 420.00 289.38 259.14
326.76～396.48 280.14～349.85
求出所需冷却水体积后，可根据处于湍流状态的流速、流量与管道直径的关系，确定 模具上的冷却水道孔径。
2.冷却
模塑周期主要取决于冷却定型时间（约占80%），通过 降低模温来缩短冷却时间，是提高生产效率的关键。
02.06.2019
02.06.2019
模具温度与塑件质量的关系
模温过低
塑料流动性差，塑件轮廓不清晰，表面无光泽； 热固性塑料则固化不足，性能严重下降。
模温过高 易造成溢料粘模，塑件脱模困难，变形大；热固 性塑料则过熟。 模温不均