塑料模冷却系统设计及注塑模设计程序

§3.8 注射模具温度调节系统
2）根据塑件厚度大致确定所需的冷却时间，见表
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§3.8 注射模具温度调节系统
2. 传wk.baidu.com面积的计算
目的：为了设计冷却回路，求得恰当的冷却管道直径与长度，满足冷却要求。 模具上热传导的三种基本方式：热辐射、对流传热、热传导(向模板的传 热、和喷嘴接触的传热等)。 假设塑料熔体在模内释放的热量，经模具传导全部由冷却水带走，并忽略 熔解潜热，则模具冷却时所需冷却水的体积流量 qv(m3/min)由下式计算： W——单位时间内注入模具中的塑料熔体质量，kg/min q——单位质量塑料熔体在成型过程中放出的热量，kJ/kg W q qv 水 C水 (T1 T2 ) C水——冷却水的比热容 T1——冷却水的出口温度 T2——冷却水的进口温度
在设计温度调节系统时希望 能满足下面要求： (1) 根据塑料的品种，确定温度 调节系统是采用加热方式还是冷 却方式。 (2) 希望模温均一，塑件各部同 时冷却，以提高生产率和提高塑 件质量。 (3) 采用低的模温，快速、大流 量通水冷却一般效果比较好。 (4) 温度调节系统要尽量做到结 构简单、加工容易、成本低廉。
提高模温能改善制件表面质量，过低的模温会使制件轮廓不清晰并产生明 显的熔接痕，导致制件表面粗糙度提高。
上述几点要求有互相矛盾的地方，在选用时应根据使用情况偏重于满足塑 件的主要要求。因此，必须合理控制模具温度，才能确保塑件的质量。
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§3.8 注射模具温度调节系统
(三) 对温度调节系统的要求
模温过低：塑料流动性差，塑件轮廓不清晰，表面无光泽 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：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
常见热塑性塑料建议模温
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§3.8 注射模具温度调节系统
二、模具冷却系统的设计计算
冷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。 注射模具中冷却系统的作用是： ① 带走高温塑料熔体所放出的热量； ② 将模具温度控制在设定的范围内。
1. 冷却时间的确定
塑件在模具内的冷却时间，是指塑料熔体从充满型腔时起到可以开模取出 塑件时为止这一段时间。 S——塑件壁厚 Tc——塑料注塑温度 1）利用简化公式进行计算 Tm——模具型腔温度 2 8 Tc Tm S T——塑件脱模时平均温度 t 2 ln 2 α——塑料热扩散系数 T Tm λ——塑料导热系数 其中 ρ——塑料密度 Cp 5 Cp——塑料比热容
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§3.8 注射模具温度调节系统
3．力学性能 结晶形塑料，结晶度越高，塑件的应力开裂倾向越大，故从减小应力开裂 的角度出发，降低模温是有利的。但对于聚碳酸酯一类高黏度无定形塑料，其 应力开裂倾向与塑件中的内应力的大小有关，提高模温有利于减小制件中的内 应力，也就减小了其应力开裂倾向。 4 ．表面质量
§3.8 注射模具温度调节系统
(二) 温度调节对塑件质量的影响
1．变形 模具温度稳定，冷却速度均衡，可减小塑件的变形。对壁厚不一致和形状 复杂的塑件，经常会出现因收缩不均匀而产生翘曲变形的情况。故须采用合适 的冷却系统，使模具凹模与型芯的各个部位的温度基本保持一致，以便型腔内 的塑料熔体能同时凝固。 2．尺寸精度 保持模温恒定，能减少制件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定 性。在可能的情况下采用较低的模温有助于减小塑件的成型收缩率。例如，对 于结晶形塑料，因为模温较低，制件的结晶度低，可以降低收缩率。但结晶度 低又不利于制件尺寸的稳定性，引起力学性能变化，从尺寸的稳定性出发，又 需要适当提高模具温度，使塑件结晶均匀。
Q1 0.11000 (50 20) 3000 kcal
假若这3000千卡的热量不是预热供给，而是由注射到型腔的塑料传给， 并假设比热为0.4的塑料每小时成型塑件总重量20kg，塑料的温度从200℃冷却 到70℃，放出的热量为(假设忽略熔解潜热) Q2 0.4 20 (200 70) 1040 kcal 如上所述，模具预热需要的热量，相当于成型时3小时所放出的热量，因 此在间断操作，更换模具等情况下，模具的预热必须予以考虑。 1
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§3.8 注射模具温度调节系统
当液体在圆形断面直管中流动时，为了使冷却水处于湍流状态，根据流速 v与管道直径d和流量的关系(见下表)，确定冷却管道的直径d。
冷却管道总传热面积A的计算： A
60W q h T
△T——模具与冷却水之间的平均温差 h ——冷却管道孔壁与冷却水之间的传热系数，对于长径比L/d>50的细长冷 却管道 ( 水 v) 0.8 h 3.6 f d 0.2 f ——与冷却水温度有关的物理系数
塑料品种 ABS 聚甲醛 聚丙烯酸酯 醋酸纤维素 聚酰胺 q 3.1×102～4.0×102 4.2×102 2.9×102 3.9×102 6.5×102～7.5×102 塑料品种 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 聚丙烯 聚碳酸酯 聚氯乙烯 q 5.9×102～6.9×102 6.9×102～8.1×102 5.9×102 2.7×102 1.6×102～3.6×102
§3.8 注射模具温度调节系统
影响冷却时间因素还包括冷却管道与型腔的距离、塑料种类和塑件厚度、 开模温度、模具热传导率、冷却介质初始温度及流动状态等。 根据实验，塑料带给模具的热量约5%由辐射、对流传到大气中，其余 95%由冷却介质带走，其中主要影响因素是冷却介质的流量，其次是冷却水 管距型腔的距离。缩短冷却时间，可通过增大冷却介质流速、增大传热面积 和调节塑料与模具的温差来实现。此外，冷却管道距型腔表面越近，则冷却 效果越好。 特别要注意的是成型开始前模具的预热问题，现举例计算如下。 为了把重1吨的模具从室温20℃提高到50℃，假设型腔的比热为0.1kcal/kg· ℃，
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