模具温度调节系统课件(PPT 38页).ppt

1、模具温度调节系统,内容简介： 本模块讲述模具温度调节系统的功用；模具冷却系统参数的计算；冷却系统设计，包括设计冷却系统的原则、冷却水道在模具中的位置、各种类型冷却水道的设计； 加热系统设计（包括电加热、整齐或过热水加热、煤气及天然气加热等）； 模具温度控制器简介，包括模具温度控制器的作用和使用,学习目的和要求： 使学生掌握加热与冷却装置设计计算，并能理论联系实际，正确设计出注塑模具的加热与冷却系统,重点： 冷却系统设计和加热系统设计。 难点： 冷却系统设计和加热系统设计,概述,注射模具的温度是指模具型腔的表面温度，对于大型塑件是指模具型腔表面多点温度的平均值。在注射成型过程中，模具温度直接影响

2、到塑件的质量，并且对生产效率起到决定性的作用，因此必须采用温度调节系统对模具的温度进行控制,模具温度调节系统包括冷却和加热两个方面，对于大多数要求较低模温（一般低于80C）的塑料，只需设置模具的冷却系统即可，因为通过调节水的流量就可达到调节模具温度的目的。但对于要求模温较高的塑料（如：聚碳酸脂、聚砜、聚苯醚等）以及大型注射模具，需设置加热系统,1.模具温度调节对塑件质量的影响,塑件的质量与模具的温度有密切关系。 低的模具温度可降低塑件的成型收缩率，避免塑件收缩产生凹陷，降低脱模后的塑件变形，从而提高塑件尺寸精度。 提高模具温度可以改善塑件的表面质量，使塑件的表面粗糙度降低。但是模具温度过高将导

3、致成型周期延长和塑件发脆的缺陷；模温过高又会使冷却时间大大延长，易造成溢边、脱模变形等。 如果模具温度不均匀，型腔与型芯温差过大，则塑件收缩不均匀，导致塑件产生翘曲变形，影响塑件的形状和尺寸精度。 因此，必须合理控制模具温度，才能确保塑件的质量,2.模具温度调节对生产效率的影响,在塑件成型周期中，冷却时间一般可占成型周期的2/3。因此缩短成型周期中的冷却时间是提高生产率的关键。 影响冷却时间的因素很多，如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。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

4、型腔表面越近,则冷却效果越好。如果距离太小，则每一个冷却管道影响型腔表面的范围较小，型腔不易达到均匀冷却，影响塑件尺寸精度及外观质量。 一般冷却管道的管壁距型腔表面的距离取15-25cm,3.对模具温度的要求,塑料品种不同则对于模具的温度要求也不同,模具的冷却与加热,注塑模的温度调节系统必需有冷却和加热功能，必要时还要二者兼有。通常所用的冷却或加热介质有水、热油和蒸汽，当然也可采用电加热方式。水介质分为常温水、温水和冷水三种。对于热塑性塑料来讲，无论是采用冷水和常温水对模具进行冷却，或者是采用温水、蒸汽、热油和电能对模具进行加热，其作用结果都是为了对模腔内的塑料制品进行合理的冷却。下面介绍一些

5、确定冷却或加热措施的原则,对于粘度低、流动性好的塑料，可采用常温水对模具进行冷却，并通过调节水的流量大小控制模具温度。如果对这类塑料制品的生产率要求很高，亦可采用冷水控制模温,对于粘度高、流动性差的塑料，经常需要对模具采用加热措施,对于粘流温度或熔点不太高的塑料，一般采用常温水或冷水对模具进行冷却。有时也可采用加热措施对模温进行控制,对于高粘流温度或高熔点塑料，可采用温水控制模温,对于热固性塑料，必须对模具采取加热措施,由于制品几何形状影响，制品在模具内各处的温度不一定相等，可对模具采用局部加热或局部冷却方法，以改善制品分布情况,对于流程很长、壁厚又比较大的制品，或者是粘流温度或熔点虽然不高、

6、但成型面积很大的制品，可对模具采取适当的加热措施,对于工作温度要求高于室温的大型模具，可在模内设置加热装置,为了实时准确地调节和控制模温，必要时可在模具中同时设置加热和冷却装置,对于小型薄壁制品，且成型工艺要求的模温也不太高时，可直接依靠自然冷却,模具冷却系统的计算,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,带走高温塑料熔体所放出的热量； 将模具温度控制在设定的范围内,冷却参数的计算,1冷却时间的确定； 2传热面积的计算； 3冷却水在圆管中平均流速的计算； 4冷却水孔总长度的计算； 5冷却水孔数的计算； 6冷却水流动状

7、态的校核； 7冷却水进口与出口处温差校核,自学,冷却系统的设计设计原则,设计冷却系统需要考虑模具的具体结构、塑件的尺寸和壁厚、镶块的位置、熔接痕的产生位置等,1）冷却管道孔至型腔表面的距离应尽可能相等。当塑件厚度均匀时，冷却通道至型腔表面的距离相等，如图a，冷却通道的排列与型腔的形状相吻合；当塑件厚度不均匀时，塑件壁厚处冷却通道应靠近型腔，间距要小以加强冷却，如图b所示。一般冷却通道与型腔表面的距离大于10mm,2）在模具结构允许的前提下，冷却通道的孔径尽量大，冷却回路的数量尽量多，以保证冷却均匀。 不均匀的冷却会使制品表面光泽不一，出模后产生热变形,3）注意水管的密封，以免漏水。为防止漏水，

8、镶块与镶块的拼接处不应设置冷却管道，必须设置时，应加设套管密封。此外，应注意水道穿过型芯、型腔与模板接缝处时的密封以及水管与水嘴连接处的密封，同时水管接头部位设置在不影响操作的方向，通常在注射机的背面,4）浇口处应加强冷却。 由于浇口附近温度最高，因此应加强冷却。一般可将冷却回路的入口设在浇口处。如图所示，图a为侧浇口冷却回路的布置，图b为多个点浇口冷却回路的布置,5）降低入水与出水的温度差。如果出入水间温差太大，将使得模具的温度分布不均匀，尤其对流程较长的塑件较为明显。设计时应根据塑件的结构特点、塑料特性及塑件壁厚合理确定水道的排列形式，使得塑件的冷却速度大致相同。如图所示，图a比图b效果好

9、,6）冷却通道要避免接近塑件熔接痕的产生位置及塑料最后充填的部位。 塑件在熔接痕处的温度一般较其他部位的低，为了不致使温度进一步下降，保证熔接部位的强度，应尽可能不在熔接痕部位开设冷却管道。冷却水道若靠近塑料最后充填的部位会影响塑件质量及充填效果,7）冷却通道内不应有存水和产生回流的部位，应避免过大的压力降。 冷却通道直径的选择要易于加工和清理，一般直径为6-12mm,8）冷却管道最好布置在包含模具型腔型芯的零件上，将冷却管道置于型腔或型芯之外的零部件上会使模具冷却不充分,常见的冷却回路布置,1）型腔冷却回路,如图所示为最简单的外接直流循环式冷却回路，其方法是在型腔附近钻冷却水孔，用水管接头和

10、塑料管将模内管道连接成单路或多路并行循环。这种回路结构简单、制造方便，但外连接太多，容易碰坏，因此只用于较浅的矩形型腔,为避免外部设置接头，可在型腔外周钻直通水道，用塞子或挡板使冷却水沿指定方向流动，如图，冷却水孔非进出口用螺塞堵住。该回路适合各种较浅的，特别是圆形的型腔,图所示为左右对称式冷却回路，适合长宽比很大的矩形型腔,对于侧壁较高的型腔，冷却回路通常分层设置，如图所示,对于嵌入式型腔，可在其嵌入界面开设环形冷却水槽，如图,2）型芯冷却回路,塑件在固化时因收缩而包紧在型芯上，塑件与型腔之间会形成空隙，这时绝大部分的热量依靠型芯的冷却回路进行传递，在冷却系统的设计中，型芯的冷却显得更为重要

11、。 型芯的冷却回路根据塑件的深度、宽度等不同而不同。当型芯较短时，可将单层冷却回路开设在型芯下部，如图所示,对于较长的型芯，为使型芯表面迅速冷却，应设法使冷却水在型芯内循环流动，其形式有如下几种,斜交叉式管道冷却回路,如图，该形式主要适用于小直径长型芯的冷却,直孔隔板式冷却回路,如图，在型芯的直管道中采用隔板结构，水从右侧流入，由于水堵使水上流，在上侧通过隔板流入左侧而完成冷却过程。此方法可用于大直径的长型芯的冷却,水管喷流式冷却回路,如图为喷流式冷却回路，在型芯中间装一喷水管，冷却水从喷水管中喷出，分流后冲刷冷却型芯内侧。这种回路冷却效果好，但制造比较困难，适用于长型芯单型腔模,热管冷却,对

12、于细小的型芯，常常无法在型芯内直接设置冷却回路，因此需要采用特殊冷却方式。如图所示为应用热管冷却型芯。热管是一种特制的散热用标准件，由铜管、铜线芯（起吸抽作用）和工作液（如水）等组成，将它的一端插入小直径型芯中吸热，另外一端置于循环冷却液中散热,螺旋式冷却回路,为保证冷却迅速、可靠，可根据型芯的可利用空间，在型芯内部设计螺旋式冷却水道，如图所示，即在型芯嵌件外表面车制螺旋沟槽后压入型芯的内孔中，冷却水从中心孔引向芯柱顶端，经螺旋回路从底部流出。此回路适合大型回转体塑件型芯的冷却,图示是一种冷却效果均匀、制品散热很好的冷却水道排列方法。常用于尺寸较大的型芯。值得注意的是，在制作这种冷却水道时，型

13、芯侧面的水道封堵一定要平整，避免因出现侧面凸凹而影响制品脱模。如果这部位受压较大时，可以采用镶入经过淬火处理的钢垫的方式来解决,对于一模多腔的模具，其型芯的冷却方式可分为串联冷却和并联冷却两种。串联冷却水道具有流动有力的优点，但存在随着型芯数目增加，温度梯度变化大的缺陷。并联冷却水道随温度梯度变化不大，但流动不够有力，其结果会导致对不同型芯冷却效果不均匀,直径较小(通常小于6mm)且尺寸较长的型芯，通常在设计时采用下列几种冷却方式,1)冷却水围绕型芯,2)采用热传导率较高的材料(如铍青铜)制造细长型芯,3)在型芯内部较粗的部分(通常宜径大于8mm)加入细铜棒，细铜棒的一端联接模板中的冷却水道,

14、加热系统的设计,当注射模具工作温度要求在80C以上时，必须设置加热系统。根据热源不同，模具加热的方式分为电加热（包括电阻加热和感应加热，后者应用较少）、油加热、蒸汽加热、热水或过热水加热等。其中，电阻加热应用比较广泛,1.电阻加热装置 电阻加热的优点是结构简单、制造容易、使用、安装方便、温度调节范围较大、没有污染等；缺点是：耗电量较大。 电阻加热装置有三种,1）电阻丝加热 将事绕制好的螺旋弹簧状电阻丝作为加热元件，外部穿套特制的绝缘瓷管后，装入模具中的加热孔道，一旦通电，便可对模具直接加热,2）电热套或电热板加热,电热套是将电阻丝绕制在云母片上之后，再装夹进一个特制金属框套内而制成的，云母片起绝缘作用。如图a、b、c所示，图a为矩形电热套；图b、c为圆形