塑料基础及成型模具 11

1.温度调节的几种方式必要性：在注射成型中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不同。冷却系统调节方式：通入循环冷却水，通过调节水流量控制模温。加热系统加热方式：通入热水、热油或蒸汽，或安装电阻加热装置。精密控温要求：对尺寸精度、外观要求高的塑件，需采用专用模温控制器，对冷却或加热过程进行高精度温度调控。4.11.1温度调节的必要性4.11温度调节系统设计

2.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，可以减小塑件的变形。（2）尺寸精度

利用温度调节系统保持模具温度的恒定，能减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定性。（3）力学性能

对于结晶型塑料，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，降低模具温度是有利的。（4）表面质量

提高模具温度能改善塑件表面质量，过低的模具温度会使塑件轮廓不清晰并产生明显的熔接痕，导致塑件表面粗糙度值提高。4.11.1温度调节的必要性4.11温度调节系统设计注意：以下几个方面对模具温度的要求有互相矛盾的地方，在选择模具温度时，应根据使用情况着重满足塑件的主要性能要求。

3.温度调节对生产率的影响模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2／3，因而缩短注射循环周期的冷却时间是提高生产率的关键。4.11.1温度调节的必要性4.11温度调节系统设计常用塑料的成型温度（TS）、模具温度（TM）与脱模温度（TE）

3.温度调节对生产率的影响牛顿传热定律：可以通过如下三条途径来缩短冷却时间：（1）提高传热膜系数当冷却介质温度和冷却管道直径不变时，增加冷却介质的流速v，可以提高传热系数h。（2）提高模具与冷却介质之间的温度差（3）增大冷却介质的传热面积4.11.1温度调节的必要性4.11温度调节系统设计

1.冷却系统的设计原则（1）动定模分别冷却，保持平衡（2）一般塑件的壁厚越厚，孔径越大。4.11.2冷却系统设计原则及注意事项4.11温度调节系统设计塑件的壁厚、孔径的大小以及孔的位置的关系

（3）冷却水孔的数量越多，模具内温度梯度越小，塑件冷却越均匀4.11.2冷却系统设计原则及注意事项

4.11温度调节系统设计热传导与水孔数目的关系

（4）冷却通道可以穿过模板与镶件的交界面，但是不能穿过镶件与镶件的交界面，以免漏水。（5）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等。4.11.2冷却系统设计原则及注意事项

4.11温度调节系统设计冷却水孔的位置

（6）浇口处加强冷却。4.11.2冷却系统设计原则及注意事项4.11温度调节系统设计入口水温低，冷却效果好

（7）应降低进水与出水的温差。4.11.2冷却系统设计原则及注意事项

4.11温度调节系统设计采用多组进出水口以降低进水与出水的温差

（8）标记出冷却通道的水流方向。（9）合理确定冷却水管接头的位置。（10）冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象。4.11.2冷却系统设计原则及注意事项

4.11温度调节系统设计

2.流动速率与传热层流：热传递差，层与层之间仅以热传导传热。湍流：热传递好，以热传导和热对流两种方式传热。目标：冷却水保持湍流状态（Re≥6000）其他措施：消除镶埋件与模板之间的气隙、减少冷却通道内的气泡等4.11.2冷却系统设计原则及注意事项4.11温度调节系统设计

3.水道的配置和形式并联：多流路，流速高，但可能不均串联：单一流路，传热均匀，压降大选择：根据模具结构与尺寸。4.11.2冷却系统设计原则及注意事项4.11温度调节系统设计

1.凹模的冷却方式常用方式：边缘环绕水道。组合式凹模：在组合面设水道。多层冷却：大型模具，均匀冷却。平面盘肠形冷却：多用于凹模较浅、底部平面度要求较高的塑件。4.11.3冷却系统的结构形式4.11温度调节系统设计

螺旋水道：冷却效果好，加工稍复杂。串并联结合：多型腔模具常用。通过推杆镶套引水。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

2.型芯的冷却方式（1）型芯冷却的基本方式斜孔交叉：简单，效果一般；小型模具常用形式：注意水道密封；型芯内部设置环形通道：需加垫块密封；导流板形式：矩形型芯常用。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

（2）型芯直径较大﹑高度不高时的冷却采用平面盘肠形冷却水道，冷却水道是从一侧进水，另一侧出水的结构形式。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

（3）型芯高度较大时的冷却特点：使冷却水在模具中产生螺旋状回路，冷却效果较好，但制造比较麻烦4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

（4）冷却水道连通当两个镶件的冷却水道需要连通时，可以在模板上钻斜孔或采用过渡镶件进行连通。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

3.小型芯的冷却（1）隔片导流式在小型芯上垂直钻出主要冷却水道，并且在冷却孔中加入一片隔片将其分隔成两个半圆形流路，冷却水从主要冷却水道的一侧流到片一侧，再回流到主要水道。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

有时由于推杆和斜导杆干涉的原因，无法加工贯通的横向冷却水道，可按图4-267所示纵向设计水道，在隔片上加工水孔，在模具同侧形成U型冷却水道。另外，冷却水道与塑件的内壁距离不小于15mm。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

隔片导流式可提供冷却水最大接触面积，但是其隔片却很难保持在中央位置，使凸模两侧的冷却效果及温度分布可能不同。螺线隔片让冷却水呈螺旋式地流到末端，再螺旋式地回流，可以改善克服上述缺点4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

（2）

喷流式原理：以小口径喷流管（内管）

替代隔片，冷却水从管顶端喷出，沿型芯壁四周分流冷却。

外管直径d<4mm的喷流管应该将内管末端加工成斜边，以增加喷流出口的横截面积4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

（3）空气冷却式假如凸模的直径或宽度小于3mm，仍采用冷却水冷却时，冷却水中的杂质很可能堵塞狭窄的水道，这时，可以采用压缩空气作为冷却介质。4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

（4）导热杆及导热型芯式在型芯内部插入与其配合紧密的导热杆（孔的直径比导热杆的直径大0.1mm，间隙用导热剂填充），并在底部由水冷却导热杆，达到冷却型芯的效果。还有一种形式是直接用铍青铜合金制作型芯，以加强冷却效果4.11.3冷却系统的结构形式

4.11温度调节系统设计

零件：水管接头、螺塞和铜堵、密封圈、密封胶带、软管、喷管件、隔片、导热杆等密封关键：防止漏水4.11.4冷却系统的组成及连通方式

4.11温度调节系统设计1.冷却时间的确定4.11.5冷却系统的计算

4.11温度调节系统设计常用塑件壁厚与冷却时间的关系2.冷却水道传热面积及管道数目的简易计算（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W（kg/h）方法一：

计算每次需要的注射量（kg）：m=nm件+m浇

确定生产周期（s)：t=t注+t冷+t脱

求每小时可以注射的次数：N=3600/t

求每小时的注射量（kg/h)：W=N*m方法二:略4.11.5冷却系统的计算

4.11温度调节系统设计（2）

确定单位质量的塑件在凝固时所放出的热量Qs（kJ/kg）4.11.5冷却系统的计算4.11温度调节系统设计常用塑料熔体的单位热流量Qs（3）计算冷却水的体积流量qv

（4）确定冷却水路的直径(表4-27）

（5）冷却水在管内的流速4.11.5冷却系统的计算4.11温度调节系统设计（6）求冷却管壁与水交界面的传热膜系数（7）计算冷却水通道的导热总面积

（8）计算模具所需冷却水管的总长度

（9）冷却水路的根数x4.11.5冷却系统的计算4.11温度调节系统设计

适用情况：热固性塑件模具、高模温塑料、大型模具预热、局部加热、热流道1.模具加热方式（1）介质加热：利用冷却水道通入热水、热油、热空气及蒸汽等加热介质进行模具加热。（2）电阻加热

：

用电热棒等作为加热元件进行模具加热。4.11.6加热系统设计

4.11温度调节系统设计

2.电阻加热的常用元件的结构、基本要求及计算（1）电阻加热的常用元件的结构：电热棒、电热板、电热圈4.11.6加热系统设计

4.11温度调节系统设计

（2）电阻加热的基本要求正确合理布置加热元件，保证电热元件的加热功率。对大型模具的电热板，应安装两套控温仪表，用来分别控制和调节电热板中央和边缘部位的温度。电热板的中央和边缘部位要分别采用不同功率的电热元件。加强模具的保温措施，减少热量的传导和热辐射的损失。4.11.6加热系统设计

4.11温度调节系统设计

（3）电阻加热的计算加热模具所需电功率可按模具质量按经验公式计算，即每根电热棒功率：4.11.6加热系统设计

4.11温度调节系统设计电功率q

定义：模具的骨架与基体。组成：定/动模座板、固定板、垫板、导柱、推板等作用：连接与支承所有模具零件4.12.1注射模模架的结构

4.12模架设计

点浇口模架：DA﹑DB﹑DC和DD型4.12.2标准模架的结构与形式

4.12模架设计

点浇口模架：DA﹑DB﹑DC和DD型4.12.2标准模架的结构与形式

4.12模架设计

代号示例：A4050-80×45×110含义：A型，宽400长500，A/B/C板厚80/45/110mm;尺寸系列：查表确定其他相关尺寸。4.12.3基本型模架组合尺寸

4.12模架设计

4.12.3基本型模架组合尺寸

4.12模架设计

4.12.3基本型模架组合尺寸4.12模架设计

原则：塑件位于推杆推出范围内经验公式：塑件在分型面上的投影宽度W’须满足塑件在分型面上的投影长度L’须满足查表：对照标准系列确定模架规格高度尺寸：参考型腔镶件尺寸与推出行程4.12.4模架的选择方法（经验法）

4.12模架设计4.12.4模架的选择方法（经验法）

4.12模架设计带型芯和型腔镶件的模架结构尺寸

（1）表面磨损失效:1)模具型腔表面粗糙度恶化。2)模具尺寸磨损失效。3)模具表面腐蚀失效。（2）塑性变形失效：（3）断裂失效4.13.1模具零件的失效形式

4.13注射模材料的选用