模具温度调节系统

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80°C）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。下面介绍一些确定冷却或加热措施的原则。①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。②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。③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。④对于高粘流温度或高熔点塑料，可采用温水控制模温。⑤对于热固性塑料，必须对模具采取加热措施。⑥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。⑦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、但成型面积很大的制品，可对模具采取适当的加热措施。⑧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。⑨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。⑩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。模具冷却却系统的的计算冷却系统统是指模模具中开开设的水水道系统统，它与与外界水水源连通通，根据据需要组组成一个个或者多多个回路路的水道道。注射模具具中冷却却系统的的作用是是:①带走走高温塑塑料熔体体所放出出的热量量；②将模模具温度度控制在在设定的的范围内内。冷却参数数的计算算1冷却时时间的确确定；2传热面面积的计计算；3冷却水水在圆管管中平均均流速的的计算；；4冷却水水孔总长长度的计计算；5冷却水水孔数的的计算；；6冷却水水流动状状态的校校核；7冷却水水进口与与出口处处温差校校核。自学冷却系统统的设计计设计原原则设计冷却却系统需需要考虑虑模具的的具体结结构、塑塑件的尺尺寸和壁壁厚、镶镶块的位位置、熔熔接痕的的产生位位置等。。（1）冷冷却管道道孔至型型腔表面面的距离离应尽可能相相等。当塑件件厚度均均匀时，，冷却通通道至型型腔表面面的距离离相等，，如图a，冷却却通道的的排列与与型腔的的形状相相吻合；；当塑件件厚度不不均匀时时，塑件件壁厚处处冷却通通道应靠靠近型腔腔，间距距要小以以加强冷冷却，如如图b所所示。一一般冷却却通道与与型腔表表面的距距离大于于10mm。（2）在在模具结结构允许许的前提提下，冷却通道道的孔径径尽量大大，冷却却回路的的数量尽尽量多，以保证证冷却均均匀。不不均匀匀的冷却却会使制制品表面面光泽不不一，出出模后产产生热变变形。（3）注意水管管的密封封，以免免漏水。为防止止漏水，，镶块与与镶块的的拼接处处不应设设置冷却却管道，，必须设设置时，，应加设设套管密密封。此此外，应应注意水水道穿过过型芯、、型腔与与模板接接缝处时时的密封封以及水水管与水水嘴连接接处的密密封，同同时水管管接头部部位设置置在不影影响操作作的方向向，通常常在注射射机的背背面。（4）浇口处应应加强冷冷却。由于于浇口附附近温度度最高，，因此应应加强冷冷却。一一般可将将冷却回回路的入入口设在在浇口处处。如图图所示，，图a为为侧浇口口冷却回回路的布布置，图图b为多多个点浇浇口冷却却回路的的布置。。（5）降降低入水水与出水水的温度度差。如如果出入入水间温温差太大大，将使使得模具具的温度度分布不不均匀，，尤其对对流程较较长的塑塑件较为为明显。。设计时时应根据据塑件的的结构特特点、塑塑料特性性及塑件件壁厚合合理确定定水道的的排列形形式，使使得塑件件的冷却却速度大大致相同同。如图图所示，，图a比比图b效效果好。。（6）冷却通道道要避免免接近塑塑件熔接接痕的产产生位置置及塑料最最后充填填的部位位。塑塑件在熔熔接痕处处的温度度一般较较其他部部位的低低，为了了不致使使温度进进一步下下降，保保证熔接接部位的的强度，，应尽可可能不在在熔接痕痕部位开开设冷却却管道。。冷却水水道若靠靠近塑料料最后充充填的部部位会影影响塑件件质量及及充填效效果。（7）冷冷却通道道内不应有存存水和产产生回流流的部位位，应避免免过大的的压力降降。冷冷却通道道直径的的选择要要易于加加工和清清理，一一般直径径为6-12mm。（8）冷冷却管道道最好布布置在包包含模具具型腔型型芯的零零件上，，将冷却却管道置置于型腔腔或型芯芯之外的的零部件件上会使使模具冷冷却不充充分。常见的冷冷却回路路布置（1）型型腔冷却却回路如图所示示为最简简单的外接直流循循环式冷却回路，，其方法是是在型腔附附近钻冷却却水孔，用用水管接头头和塑料管管将模内管管道连接成成单路或多多路并行循循环。这种种回路结构构简单、制制造方便，，但外连接接太多，容容易碰坏，，因此只用用于较浅的的矩形型腔腔。为避免外部部设置接头头，可在型型腔外周钻钻直通水道道，用塞子子或挡板使使冷却水沿沿指定方向向流动，如如图，冷却却水孔非进进出口用螺螺塞堵住。。该回路适适合各种较较浅的，特特别是圆形形的型腔。。图所示为左左右对称式式冷却回路路，适合长长宽比很大大的矩形型型腔。对于侧壁较较高的型腔腔，冷却回回路通常分层设置，如图所示示。对于嵌入式式型腔，可可在其嵌入入界面开设设环形冷却却水槽，如如图。（2）型芯芯冷却回路路塑件在固化化时因收缩缩而包紧在在型芯上，，塑件与型型腔之间会会形成空隙隙，这时绝绝大部分的的热量依靠靠型芯的冷冷却回路进进行传递，，在冷却系系统的设计计中，型芯芯的冷却显显得更为重重要。型芯的冷却却回路根据据塑件的深深度、宽度度等不同而而不同。当当型芯较短短时，可将将单层冷却却回路开设设在型芯下下部，如图图所示。对于较长的的型芯，为为使型芯表表面迅速冷冷却，应设设法使冷却却水在型芯芯内循环流流动，其形形式有如下下几种：①斜交叉式式管道冷却却回路如图，该形形式主要适适用于小直直径长型芯芯的冷却。。②直孔隔板板式冷却回回路如图，在型型芯的直管管道中采用用隔板结构构，水从右右侧流入，，由于水堵堵使水上流流，在上侧侧通过隔板板流入左侧侧而完成冷冷却过程。。此方法可可用于大直直径的长型型芯的冷却却。③水管喷流流式冷却回回路如图为喷流流式冷却回回路，在型型芯中间装装一喷水管管，冷却水水从喷水管管中喷出，，分流后冲冲刷冷却型型芯内侧。。这种回路路冷却效果果好，但制制造比较困困难，适用用于长型芯芯单型腔模模。④热管冷却却对于细小的的型芯，常常常无法在在型芯内直直接设置冷冷却回路，，因此需要要采用特殊殊冷却方式式。如图所所示为应用用热管冷却却型芯。热热管是一种种特制的散散热用标准准件，由铜铜管、铜线线芯（起吸吸抽作用））和工作液液（如水））等组成，，将它的一一端插入小小直径型芯芯中吸热，，另外一端端置于循环环冷却液中中散热。⑤螺旋式冷冷却回路为保证冷却却迅速、可可靠，可根根据型芯的的可利用空空间，在型型芯内部设设计螺旋式式冷却水道道，如图所所示，即在在型芯嵌件件外表面车车制螺旋沟沟槽后压入入型芯的内内孔中，冷冷却水从中中心孔引向向芯柱顶端端，经螺旋旋回路从底底部流出。。此回路适适合大型回回转体塑件件型芯的冷冷却。图示是一种冷冷却效果均均匀、制品品散热很好好的冷却水水道排列方方法。常用用于尺寸较较大的型芯芯。值得注注意的是，，在制作这这种冷却水水道时，型型芯侧面的的水道封堵堵一定要平平整，避免免因出现侧侧面凸凹而而影响制品品脱模。如如果这—部部位受压较较大时，可可以采用镶镶入经过淬淬火处理的的钢垫的方方式来解决决。对于一模多多腔的模具具，其型芯芯的冷却方方式可分为为串联冷却和和并联冷却却两种。串联冷却却水道具有有流动有力力的优点，，但存在随随着型芯数数目增加，，温度梯度度变化大的的缺陷。并并联冷却水水道随温度度梯度变化化不大，但但流动不够够有力，其其结果会导导致对不同同型芯冷却却效果不均均匀。直径较小(通常小于于6mm)且尺寸较较长的型芯芯，通常在在设计时采采用下列几几种冷却方方式：(1)冷却却水围绕型型芯(2)采用用热传导率率较高的材材料(如铍铍青铜)制制造细长型型芯。(3)在型型芯内部较较粗的部分分(通常宜宜径大于8mm)加加入细铜棒棒，细铜棒棒的一端联联接模板中中的冷却水水道，加热系统的的设计当注射模具具工作温度度要求在80°C以以上时，必必须设置加加热系统。。根据热源源不同，模模具加热的的方式分为为电加热（（包括电阻阻加热和感感应加热，，后者应用用较少）、、油加热、、蒸汽加热热、热水或或过热水加加热等。其其中，电阻阻加热应用用比较广泛泛。1.电阻加加热装置电阻加热的的优点是结结构简单、、制造容易易、使用、、安装方便便、温度调调节范围较较大、没有有污染等；；缺点是：：耗电量较较大。电阻加热装装置有三种种：（1）电阻丝加热将事绕制好好的螺旋弹弹簧状电阻阻丝作为加加热元件，，外部穿套套特制的绝绝缘瓷管后后，装入模模具中的加加热孔道