模具加热与冷却系统设计

1、2020/7/1,目的与要求：,重点和难点：,1.要求掌握加热与冷却装置设计计算,2.掌握设计原则,理论与实际相结合,第13讲 模具加热与冷却系统设计,2020/7/1,一、模具加热与冷却的目的,热固性塑料需要较高的模具温度促使交联反应进行 某些热塑性塑料也需维持80度以上的模温，如聚甲醛、聚苯醚等 大型模具要预热 热流道模具的广泛使用,1.加热,模塑周期主要取决于冷却定型时间（约占80%），通过降低模温来缩短冷却时间，是提高生产效率的关键。,2.冷却,2020/7/1,模具温度与塑件质量的关系,模温过低,塑料流动性差，塑件轮廓不清晰，表面无光泽；热固性塑料则固化不足，性能严重下降。,模温过高

2、,易造成溢料粘模，塑件脱模困难，变形大；热固性塑料则过熟。,模温不均,型芯型腔温差过大，塑件收缩不均、内应力增大、塑件变形、尺寸不稳定。,2020/7/1,1.模具加热的方法有,二、模具加热装置的设计,气体加热（蒸汽） 工频感应加热：设备复杂 电阻加热：最常用,2.电阻加热元件,2020/7/1,3.电阻加热的计算,1)理论计算,2020/7/1,加热模具所需的电功率(P)可按模具的重量(m)近似计算： P=0.24m(T2-T1) 其中：T2-T1模具加热前后的温度差,例题 已知：模具总重量：m=50Kg 模具成型温度 T2=155 室温T1=20 ，计算所需电功率。,2)近似计算,P=0.

3、2450(155-20)=1620W,结论：可以取400W的电热棒4根,2020/7/1,3)经验法, 电热环加热 小型模具：Pu=40Wkg； 大型模具：Pu=60Wkg； 电热棒加热 小型模具(40kg以下)：Pu=35Wkg； 中型模具(40100kg)；Pu=30Wkg； 大型模具(100kg以上)：Pu=20Wkg。,可以根据加热方式和模具的大小，采用下面经验数据计算单位质量模具的电加热功率Pu 。,2020/7/1,三、模具冷却装置的设计,冷却介质：水、压缩空气、冷冻水、油,冷却通道设计原则,冷却装置的形式,冷却通道的形式,冷却回路的尺寸确定,2020/7/1,从型腔表面到冷却水孔

4、的距离,冷却水孔相对位置尺寸,1.冷却通道设计原则,型腔底面,2020/7/1,冷却水道数量传热关系,模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使冷却更均匀。,2020/7/1,冷却孔要避开塑件的熔接痕部位,2020/7/1,水孔排列与型腔形状吻合,(5)浇口附近与壁厚处加强冷却,2020/7/1,凹模与型芯的冷却,(6)定模与动模要分别冷却，保证冷却平衡。,2020/7/1,冷却通道应密封且不应通过镶块接缝，以免漏水。,进出水温差不宜过大,（9）节约用水原则,2020/7/1,2.冷却回路的尺寸确定,1）所需冷却水体积的计算,表10-2 常用塑料在凝固时所放出的热焓量 （KJkg）,求出所需冷却水体积

5、后，可根据处于湍流状态的流速、流量与管道直径的关系，确定模具上的冷却水道孔径。,2020/7/1,无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以处于最佳流动状态，以致降低热交换效率。,一般水孔直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水道直径可取1014mm。,2）冷却水孔直径的确定,表10-3 冷却流道的稳定湍流速度、流量、流道直径,注：在Re=10000和水温10C的条件下(Re为雷诺系数)。,2020/7/1,3）冷却水道导热总面积的计算,2020/7/1,4）冷却水道总长度的计算,5）冷却水道数目的计算,由于受模具尺寸的限制，每根水路的长度由模具尺寸决定。设每条水

6、路的长度为l，则冷却水道的数目nL/l。,2020/7/1,例：零件A 的质量为20g(已考虑浇注系统凝料），成型周期时间t=50s，材料ABS，在出口处水温400，入口处冷却温度200， C=4183 J/kgk, =998.203 kg/m3,解：所需冷却水体积的计算,G=20（6060）/50 =1440=1.44kg/h,i=4105J/KG,V=(1.444105)/(60 4183 998(40-20) =576000/5009560800 =1.15 10-4m3/min 5.010-3 m3/min,由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量较小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。,2020/7/1,3.冷却装置的形式,2020/7/1,细型芯的冷却装置,2020/7/1,大型芯的冷却装置,a),b),2020/7/1,隔板式冷却装置,2020/7/1,水管喷流式冷却装置,2020/7/1,4.冷却通道的形式,2020/7/1,2020/7/1,2020/7/1,2020/7/1,2020/7/1,练习： 零件B 的质量为200g(已