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模具设计与制造中模具温度调节系统设计中篇

返回列表 来源: 马驰科 发布日期: 2020.10.12 浏览量:

上篇描述了模具设计与制造中模具温度调节系统设计上篇 模具温度对塑件成形的影响,本次阐述的是相关内容的中篇。

2、模具冷却系统设计;

一、冷却回路的尺寸确定

冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热量,使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内,并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通,无滞留部位。 

(1)冷却回路所需的总表面积计算 

模具设计与制造冷却回路

冷却水的表面传热系数,可用下式计算


模具设计与制造传热系数

(2)冷却回路的总长度的计算

确定冷却水孔的直径时应注意,无论多大的模具,水孔的直径不能大于14mm,否则冷却水难以成为湍流状态,以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为 2mm时,水孔直径可取 10~14mm。

模具设计与制造水孔直径

(3)冷却水体积流量的计算 

塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值,即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话,即忽略其他传热因素,那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式计算

二、冷却水回路布置的基本原则

设置冷却水效果良好的冷却水回路的模具是缩短成形周期、提高生产效率比较有效的方法。 

如果不能实现均匀的快速冷却,则会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂,所以应根据 注塑成型件的形状、壁厚及塑料的品种,设计与制造出能实现有效冷却的回路。 

(1)冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。 

下图所示的情况是在冷却水道数量和尺寸不同的条件下通入不同温度(59.83℃ 和45℃)的冷却水后模内温度分布情况。由下图可知,采用5个较大的水道孔时,型腔表面温度比较均匀,出现60~60.05℃的变化,如图a所示;而同一型腔采用* 个较小的水道孔时,型腔表面温度出现53.33℃~58.38℃的变化,如图b所示。由此可见,为了使型腔表面温度分布趋于均匀,防止塑件不均匀收缩和产生残余应力,在模具结构允许的情况下,应尽量多设冷却水道,并使用较大的截面尺寸。


模具设计与制造截面尺寸

(2)冷却水道离模具型腔表面的距离

当塑件壁厚均匀时,冷却水道到型腔表面尽量距离相当,但当注塑成型的塑件壁厚不均匀时,壁厚较厚处冷却水道到型腔表面的距离则应近一些,间距也可适当小些,一般水道孔边到型腔表面距离为10~15mm。 

(3)水道出入口的布置 

水道出入口的布置应该注意两个问题,即浇口处加强冷却和冷却水道的出入口温差应尽量小。塑料熔体充填型腔时,浇口附近温度较高,距浇口越远,温度就越低,因此浇口附近应加强冷却,其办法就是冷却水道的入口处要设置在浇口的附近,如图所示。

为了缩小出入口冷却水的温差,应根据型腔形状的不同进行水道的排布。下图b的形式比下图a的形式要好,即降低了出入口温差,提高了冷却效果。

(4)冷却水道应畅通无阻

冷却水通道不应有存水和产生回流的部位,应畅通无阻,要避免过大的压降

(5)冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位

塑件易产生熔接痕的地方,本身的温度就比较低,如果在该处再设置冷却水道,就会更加促使熔接痕的产生。 

模具设计与制造

以上介绍了冷却回路的各种结构形式,在设计冷却水道时需要对结构问题加以认真考虑,但另外一点也应该引起重视,那就是冷却水道的密封问题。模具的冷却水道穿过两块或两块以上的模板或镶件时,在它们的结合面处一定要用密封圈或橡胶皮加以密封,以防模板之间、镶拼零件之间渗水,影响模具的正常工作。这些问题在 模具设计与制造时应予以注意。 

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