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1、2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3.10 温度调节系统设计,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3.10.1 模具温度控制的必要性,模具温度是否合适、均匀与稳定，对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。,模具温度,是指模具型腔和型芯的表面温度。,改善成型性能,每一种塑料都有其适宜的成型温度，从改善塑料的成型性能出发，希望模具的温度要合适。,模温 塑件在脱模后变形,模温 塑料的流动性,模温 直接影响塑件的冷却定型时间，进而影响塑件的成型周期,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,模具温度控制的必要性,改善成型性能,稳定尺
2、寸精度,模具温度波动大，塑料的成型收缩率的变化也大 塑件的尺寸分散范围也大 模具的温度要稳定,防止塑件变形,模具型腔各个部位的温度差异较大 塑件各个部位的收缩率不均匀 塑件容易发生翘曲变形 模具的温度要平衡,提高表面质量,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,模具温度控制的必要性,改善成型性能,稳定尺寸精度,防止塑件变形,提高表面质量,提高生产效率,模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的23至45，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3.10.2 模具温度控制的方法,注
3、入模具中的熔融塑料一般温度都比较高，必须在模具内冷却固化才能成为塑件。在这个过程中，熔融塑料所释放出来的热量对模具有一定的加热作用，考虑到模具热量的对外辐射，模具可能会在某一温度范围内达到平衡。如果平衡温度范围高于塑料成形要求的模具温度，就必须对模具采取冷却措施；反之，则需对模具采取加热措施。,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3.10.3 影响模具温度的因素,塑料的流动性,对于粘度低、流动性好的塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等，一般要求模温不太高，所以经常需要对模具采取冷却措施。对于粘度高、流动性差的塑料，例如聚碳酸酯、聚枫、聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等，为了提高充模性能
4、，一般要求有较高的模具温度，因此经常需要对模具进行加热。,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3.10.3 影响模具温度的因素,塑料的玻璃化温度,模具温度必须低于塑料的玻璃化温度塑料才会固化定型，而不同的塑料的玻璃化温度是不同的，所以可以采用的模具温度也就不同。,塑料的粘流温度,粘流温度比较低的塑料，为了提高生产效率，可以采用较低的模温；而对于粘流温度比较高的塑料，成形时模具温度就不能太低。,塑件的结构,对于流程长、璧厚较小的塑件，一般应该采用较高的模温；反之，则可以采用较低的模温；,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,模具冷却装置的设计,模具冷却一般是在模具型腔周围或型芯
5、内部开设冷却通道，然后在其中通入冷却介质，依靠冷却介质的流动带走模具的部分热量，从而达到控制模具温度的目的。,冷却介质,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,1.影响冷却效果的因素,（1）模具材料,热导率愈高，吸收热量愈迅速，冷却得愈快。,（2）冷却介质温度及流动状态,尽量减小冷却水出、入口温差，一般控制在5以内；在通道中流速以尽可能高为好；流动状态以湍流为好。,（3）模塑材料（塑料）,对热导率低的塑料，加入填充剂、改型剂进行改善。,对成形时释放出热量多的塑料，应加强冷却。,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,1.影响冷却效果的因素,（4）塑件的厚度,塑件璧厚越厚，传热阻力越
6、大，因此应加强冷却。,（5）冷却回路的布置,冷却回路的分布状态、冷却水孔的孔径和位置、与成型零件表面的距离等。,（6）模具温度的要求,选择合适的模温不仅有利于缩短成形周期，而且 有利于提高塑件质量，减少废品率。,设计时应综合考虑上述因素的影响，抓住主要矛盾。,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,2冷却参数计算,（1）传热面积的计算,假设塑料在模具内释放的热量全部由冷却水带走，则模具冷却时所需冷却水的体积流量,式中,查表3-16可确定冷却管道的通径,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,（1）传热面积的计算,冷却水孔的总传热面积,式中,2023/5/21,南京理工大学机械工程学
7、院,（2）冷却水孔的长度的计算,如果冷却水道的孔径受模具结构限制应经确定，则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的长度为,式中,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,（3）冷却水孔的数量的计算,如果冷却水道的孔径受模具结构限制已经确定，则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的数量为,如果冷却水道的数量受模具结构限制已经确定，所需体积流量、流速已知，则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的孔径为,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3冷却回路的设计要点,（1）冷却水孔数量尽可能多、孔径尽可能大,水孔数量多、孔径大时，型腔表面温度分布均匀,水孔数量少、孔径小时，型腔表面温度分布不均匀,2023/5/21,南京
8、理工大学机械工程学院,3冷却回路的设计要点,（2）冷却水孔距型腔表面的距离应尽可能相等,塑件冷却不匀时容易发生翘曲变形,塑件冷却均匀时收缩均匀不会发生翘曲变形,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3冷却回路的设计要点,（3）对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却,对浇口部位的冷却必须适当。过分的冷却不仅会影响熔体的顺利填充和补料，而且可能会造成塑件与料把的分离困难。,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,3冷却回路的设计要点,（4）降低冷却水出、入口处的温度差,（5）冷却水孔应避免设置在熔体合流处,（6）合理确定冷却水接头位置,（7）冷却水道要便于加工和清理,（8）处理好水
9、道的密封,一般模具控制在5以内；精密模具控制在2 左右。,主要从制作方便、尽量减少多操作过程的影响。,水孔直径812mm、直通道、镶嵌结构,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,4常见的冷却回路结构,（1）用于扁平塑件成型的冷却回路,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,4常见的冷却回路结构,（2）用于中等高度塑件成型的冷却回路,环形冷却水槽,凸模冷却水槽结构,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,4常见的冷却回路结构,（3）用于大尺寸塑件成型的冷却回路,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,4常见的冷却回路结构,（4）用于细长塑件成型的冷却回路,1-支承板 2
10、-密封圈 3-型芯固定板 4-型芯 5-水管 6-推件板 7-凹模板,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,4常见的冷却回路结构,（4）用于细长塑件成型的冷却回路,1-进水管 2-支承板 3-型芯 4-型芯固定板 5-凹模板 6-密封圈 7-铍铜杆 8-推件板,型芯小无法开设冷却水道时，利用铍铜良好的导热性进行冷却,2023/5/21,南京理工大学机械工程学院,大作业,零件如图所示。材料为ABS，材料的主要参数如下：密度 1.021.16kg/dm3 收缩率 0.20.4%模具温度 5080 注射压力 60100MPa 塑件壁厚 1.55.0mm 脱模斜度 351 注射行程 L/t=160280 按照模具设计的一般程序，完成注射模设计，包括：设计依据说明、相关的计算、模具的装配结构、成形零件的零件图等。,
