注塑模具冷却系统设计

注塑模具冷却系统设计塑料模具冷却系统的正确设计，不仅能缩短成型周期，提高生产效率，而且可以满足现代工程塑料周密注射件的需要。一、由模具散发的总热量在小时内，Q为c Q=n»G*CCp>〔t—t〕+hc 试中：一—应由模具散发的总热量〔W；n每小时注射次数〔n和冷却时间有关〕；G——包括进料口在内的每次注射的全部重量〔kg〕;Cp——塑料的比热，常见的塑料比热见表，h――结晶性塑料的熔融潜热，常见的熔融潜热见表；tc――塑料注射入口温度St尼龙St尼龙66爭沟比箱CH/ksK)4651+67S2.3032.3031•昭1潜(kW热r给登規爵|晶性塑U3■2Q>1 129.791低密魔聚乙儒直蔭度聚乙囂242.834iSPSAS£PVC鬆番歆醋PPO1.4&5E4Z41-67SE172L2S61-340油墨中的溶解性，颜色沾污性、毒性、本钱和原料来源等因素外，用发泡促进一抑制体系的分解特性曲线可作为选择适宜的发泡剂、促进剂和抑制剂体系的依据。当发泡一促进剂体系分解曲线其分解温度在树脂的熔融温区内 ，无低温区的初始分解，曲线斜率有突变则气体释放速率快而气量大，则能形成均匀而密集的泡孔当参加了抑制剂后体系的分解曲线与原曲线相距大 ，即分解温度差值越大越好，尤其不能有低的初始分解，并且在树脂熔融温区中释放气体量最小，这样的体系为化学压花效果最好，如图的曲线与不同抑制剂在压花时效果不同，故抑制剂可掌握压花过程依据体系的八分解特性曲线的分析找到了以为发泡剂，为促进剂和为抑制剂的发泡材料的发泡促进一抑制体系，并提出了适宜的配方和工艺，制得了发泡材料的化学压把戏品，凹凸差约为毫米。二、塑料制件的冷却时间塑料制件的冷却实际上在充模开头的瞬间就同时发生了。设塑料制件壁厚中心温度到达塑料粘流态温度的最低限时塑料停顿流淌 ，则可以得出塑料充模时间的极限流淌时间劣 u卜-tmCp(t0—劣 u卜-tmCp(t0—tm)G h+0.5表2 各种塑斜的热扩张系数口i.■■■■塑料名称a(mm2i.■■■■塑料名称a(mm2/s)模具温度〔乜〕类聚碳酸酹0.105•非结晶性塑乙醋發纤维素CABCP0.085iSANABS0.080・料聚甲基丙烯酸甲萌0.075聚氯乙烯0-070聚对苯二甲酸丁二醇酯0.09080〜100结尼龙尼龙聚丙烯666性低密度聚乙烯塑料鹿密度聚乙烯0-0850.C7D0.0650.0900.07S0-0950-05580—10080—10020—802060!2080聚缩醛0制件冷却时间的一局部，由于，以后就可以认为塑料已完全布满型腔所以可以作以下假设：1、塑料制件侧面冷却不计，即为一维导热。2、进入模具的塑料比热，热传导系数不变。3、模具和塑料制件处于稳定的温度场中。4、塑料壁厚中心温度等于塑料热变形温度时，冷却周期完毕。由此可得塑料制件充模完毕后所需的冷却时间为：表3 塑科的热变形温度〔余注锂桎名称尼龙6137锂桎名称尼龙6137S丙乙烯93.318570PBT阴琳并含30%谨均纤华PT刘％班確歼维FBT55—70205—213205~2138找至議乙烯6S.3戰逞族苯匪謎〔抑玮琥就纤维〕乙妬血力为0X74110总的冷却时间为以上两局部之和由冷却时间可以确定最短成型周期并可打算每小时注射次数二。三、总热量对于型腔、型芯的安排塑料制品的冷却时间在型芯、型腔之间安排是不相等的以一个在秒周期内完成的塑料小制件为例，分析实侧结呆如下合模后，熔融塑料在高压下高速注入模腔，这一时间约为秒然后保压秒在这秒时间内，制品内的压力始终保证了塑料和型腔、型芯外表同时严密接触并散发出热量秒后，浇口冻结，同时制品内部压力开头衰减，制件进一步冷却并开头收缩由于型芯阻挡了制件的内向收缩 ,制件包紧在型芯上并在厚度方向减小尺寸，结果在型腔和制件外表形成不易导热的空气层。由于空气的导热系数相对于金属的导热系数而言是很小的，所以可认为这时的热量传递仅仅发生在型芯局部。这样的状态要持续约秒钟，开模顶出制件时制件在型芯上还要停留秒钟左右，实际上型芯对制件的传热时间持续了秒，而型腔对制件的传热时间仅秒左右，可见型芯冷却时间是型腔冷却时间的倍试验说明，当用一样入口温度和一样冷却几何参数的冷却系统冷却模具时 ，型腔和型芯实测温差达C以上这样往往造成制品的应力分布不均匀 ，翘曲等缺陷。鉴于国内大多数厂家不重视冷却问题，尤其是不重视在冷却循环回路较难布置的型芯上的冷却问题，本文建议必需加强型芯的冷却，其措施除了用较好的导热材料如铜、被铜等等作型芯散热体以外，设计时可将肠的总热量分给型芯带走剩下肠的总热量由型腔带走，由此来到达使型芯、型腔温度大致相等的目的。四、冷却水量确实定Q全部由冷却水带走，则可由下式确定冷却水W大小。QI—塑料传给型芯或型腔的热量,型芯Qk=3/4Q,型脸则Qk=1/4QW,W—水的重量〔kg/h〕,t—水的入口温度「C〕,tm—水的出口温度,近似取作模具温度〔C〕,Cd一水的比热〔J/kg.K〕。由此又可找出每根独立水管即单独有进出口的冷却水管或水槽的流量为。式中,Qw—每根独立水管槽的体积流量〔m3/h〕,n2—独立水管在型芯或型腔上的根数,Cg—水的比重〔kg/m3〕。五、冷却系统几何参数确实定冷却水的次动代态为紊流较好。有资料介绍，当流淌状态特征数雷诺准数为时，其热传导率是层流的倍，当时，其热传导率是层流的倍多，这是由于紊流提高了冷却水孔壁与冷却水之间交界膜的传热系数R的表达式为：dm—水管内径〔或水槽当量直径〕〔m〕,u—水的粘度皿丫，具体值见表当冷却水槽断面形伏不是圆时，人即为其当量直径；dw=4a/Ia—冷却水槽过流断面积〔m2〕,I—过流断面湿周长〔m〕。车同水肚下的水的粘度510 X.302037,865.6100

1.000.680-430.28冷却水出入口温度选定后，可求出冷却水的平均温度，4中查u值代入式算出，一般为要得到紊流,R3500。假设取最低雷诺Rw=3500RWv求出以下参数—2鴛dw,n2上式求出n2的须按大的方向圆整为整数 ，然后由下式求出冷却水流速 —2鴛dw,n2式中：A――冷却水管通流面积〔m2〕。Qk所需的冷却系统换热面积©〔与型芯或型腔散热外表平行或同心〕可以确定冷却系统所需的长度Lw。由对流换热原理： ― t—fet—〔 屯ra式中©—每根独立水管的换热面积〔m2〕a一一冷却水对管壁的换热系数么〔W/n2•K〕。一对于水，°ao可由下面的简化公式得出式中丫一水的重度〔kg/m3〕,B—水的试验常数, 具体值见表。B值平韵平韵〔U0iWi20一16Q8a100150203B4*91 6.457-985过.5.11.1114.0LK换热面积©由下式打算：© =ndwLW将两式代入式，得Qw—ts)(yv*ciw)u，4Lw/dw>50RaQw—ts)(yv*ciw)u，411“了$〕5aR—弯管的换热系数〔W/m2•K〕R。一弯管曲率半径〔m〕。则相应冷却长度计算式改为： -Ko六、冷却系统的水头损失模具中的冷却循环假设承受离心式泵，则输出流量取决于流淌阻力。例如功率373W117X103Pa时，159X10-3n®/min;阻力为172X103Pa时，69X10-3m3/min207X103Pa时，实际输出为零。可见，冷却孔的流淌阴力是一个不行无视的限制因素。当水为紊流时水管的摩擦系数入可由以下试验式得出：X=0.3I4/[0.7-1.65logR+(logR)aJ则水头损失则水头损失nt入说式中；g—重力加速度。由的式可以用来校核前面计算的流量流速是否符合要求，或者直接由表进展核直警直流加伽叹上礙低流速有型滌阻拐:舀S)*12直警直流加伽叹上礙低流速有型滌阻拐:舀S)*12152P04C.3