模具温度控制系统设计要点概述.pptx
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1、第六章模具温度(wnd)控制系统设计第一页,共69页。本章基本(jbn)内容n冷却系统的设计原则(yunz)n冷却系统的结构设计n冷却水道的设计n加热系统的设计第章 模具(mj)温度控制系统第章 模具温度控制系统第二页,共69页。 冷却系统设计(shj)原则 冷却系统的结构设计(shj) 加热系统的设计(shj)本章(bn zhn)重点第章 模具温度(wnd)控制系统第章 模具温度控制系统第三页,共69页。本章(bn zhn)难点 冷却系统设计(shj)原则冷却系统的结构设计(shj)第章 模具温度(wnd)控制系统第四页,共69页。6.1 概述6.2 冷却系统设计6.3 加热(ji r)系统
2、设计6.4 思考与练习第章 模具温度(wnd)控制系统第五页,共69页。 模具温度是否合理直接关系到成型塑件的尺寸精度、表观及内在质量(zhling),以及塑件的生产效率,因此是模具设计中的一项重要工作。 塑料品种不同则对于模具的温度要求也不同。总要求是,使模具温度达到适宜制品成型的工艺条件要求,能通过控温系统的调节,使模腔各个部位上的温度基本相同;在较长时间内,即在生产过程中的每个成型周期中,模具温度应均衡一致。6.1 概述(i sh)第六页,共69页。 6.2.1 模具温度分析 6.2.2 冷却系统设计原则 6.2.3 冷却系统的结构设计 (一)凹模冷却系统 (二)型芯冷却系统 、 冷却水
3、道的计算(j sun) (一)模具带有冷却系统时的热传行为 (二)冷却水回路数量的计算(j sun) (三)冷却水在回路中的压力降计算(j sun) (四)冷却回路计算(j sun)示例6.2 冷却系统设计(shj)第七页,共69页。 对于模具要求在60左右的中型(zhngxng)模具,而对大中型(zhngxng)模具,尤其是大型模具,必须设计冷冷却系统有效、控温合理的功能齐全的冷却系统。表61为常用塑料的料温及模具温度 。 正确地分析与判断模具温度状况,应注意下述各点: (1)塑料的热量与塑料重量成正比。 (2)在注射完成时,模腔内的塑料受到高压作用,此 时型腔的温度与型芯的温度相同。 (3
4、)当塑件为平板状态时,每半模(动、定模)的温度值接近。 (4)当塑件壁厚布均匀时,在塑件壁厚较厚处模具温度较高。6.2.1 模具温度(wnd)分析第八页,共69页。 冷却却系统: 是指模具中开设的水道系统,它与外界水源连通,根据需要(xyo)组成一个或者多个回路的水道。 冷却系统的设计原则: 1 合理地进行冷却水道总体布局 2 合理确定冷却水道与型腔表壁的距离 3 考虑和利用模具材料的导热性 应加强浇口处的冷却 控制冷却水入口处的温度差尽量小 应使冷却水道中的水呈湍流状态流动 6.2.2 冷却系统设计(shj)原则第九页,共69页。 当塑件厚度均匀时,各冷却水孔至型腔表壁的距离最好取作相同,以
5、使塑件冷却均匀,如图61a所示。 若塑件的壁厚不均,较厚处热量较多,则可采取(ciq)冷却水道较为靠近厚壁型腔的办法,如图61b所示。 1 、合理(hl)地进行冷却水道总体布局6.2.2 冷却系统设计(shj)原则第十页,共69页。 图62a,b的水孔到型腔的最短距离(垂直距离)相同,但水道数量却不一样,从而型腔热量向冷却源流动的路程彼此不同 。 图63型腔表面到冷却水孔的距离的尺寸(ch cun)关系。合理地距离它不仅关系到型腔是否冷却均匀,而且关系到模具的刚度、强度问题。、合理确定(qudng)冷却水道与型腔表壁的距离6.2.2 冷却系统设计(shj)原则第十一页,共69页。 如图表(tb
6、io)62在100下,各种材料的传热系数 如图64所示 ,当镶拼成型零件较大或较高时,应该优先考虑将冷却水道直接开设在成型零件上,同时,固定板仍需开设一定数量的水道,以调节整个模具冷却均匀。 3、考虑和利用(lyng)模具材料的导热性6.2.2 冷却系统设计(shj)原则第十二页,共69页。 见图65a、b、c示例(shl)、 应加强(jiqing)浇口处的冷却6.2.2 冷却系统设计(shj)原则第十三页,共69页。精密塑件要求该温度差在2以内,一般塑件在5以内。对模具(mj)水道有串联式和并联式两种使用方式,例如图66所示 。、控制(kngzh)冷却水入口处的 温度差尽量小 6.2.2 冷
7、却系统设计(shj)原则第十四页,共69页。 雷诺数是用以判定水流状态的参数(cnsh),对于塑料模,雷诺数Re取 400010000。其校核公式为: 、应使冷却水道中的水呈湍流状态(zhungti)流动6.2.2 冷却系统设计(shj)原则 如图67 雷诺准数对热传导的影响第十五页,共69页。 除了上述几项基本原则应遵循外,还应注意以下事项:() 应避免在制品容易产生熔结痕的部位开设冷却水道;() 必须注意密封水,防止水流入型腔;() 当水道发生相贯时,应采取措施使水只可定方向连续流出,避免有水不能流动的死角。水道壁应加工光滑,以使清楚水道污垢(wgu)方便,经较长使用时间后,冷却效果一致。
8、()由于凹模与型芯的冷却情况不同,需用两个调温器分别控制各自回路中冷却液的温度、压力、流量和速度。 6.2.2 冷却系统设计(shj)原则第十六页,共69页。 常见(chn jin)结构如图68钻孔式水道系统 、69所示沟槽式水道系统 6.2.3 冷却系统结构设计(一)、 凹模冷却系统(二)、型芯冷却系统设计(shj)第十七页,共69页。 设计型芯冷却系统要比设计凹模时复杂得多,需视型芯的粗细高低,镶拼状况,推杆位置等情况灵活地采用(ciyng)不同形式的冷却装置。图610所示为大行型的冷却装置 。 图611所示为隔板式冷却装置 。 图612所示为水管喷流式冷却装置。 图613a,b,c所示对
9、细长型芯的冷却 。 图614所示冷却侧型芯。6.2.3 冷却系统结构设计(二)、型芯冷却系统设计(shj)第十八页,共69页。 热传递的三种基本方式:热传导、热辐射和对流传热在设置有冷却系统的模具上均存在(cnzi),并且是相互伴随,同时对冷却模具产生作用。传热行为体现在如下四方面: (1)传导 (2)对流 (3)辐射 (4)传导 6.2.4 模具温度(wnd)控制系统 (一)模具(mj)带有冷却系统时的热传行为第十九页,共69页。 模具向设备工作(gngzu)台面所传导的热量应为: 由型腔向冷却水道传导(chundo)热量的关系式如下: 6.2.4 模具(mj)温度控制系统第二十页,共69页
10、。 (二)冷却水回路(hul)数量计算 设塑料传给模具的多余(duy)热量为Q,辐射散热量为Q,模具向安装设备传导的热量为Qs,冷却统带走的热量为 Qf,则可建立下式 1.求塑料传给模具(mj)的多余热量6.2.4 模具温度控制系统 2.计算由冷却系统携带出模外 的热量第二十一页,共69页。 式中G 每小时注射的塑料重量,; 进入模具时的塑料熔料温度与制品在脱模时 的温度之差; 塑料的比热,kJ/(),参见表63。 塑料熔解(rn ji)潜热,kJ/,参见表63。无定形塑料 1.求塑料(slio)传给模具的多余热量6.2.4 模具(mj)温度控制系统第二十二页,共69页。式中 每小时流经模具(
11、mj)的冷却液重量,; 冷却液比热(br),kJ/(), 水的=4.186 kJ/(.) 冷却液比热(br),kJ/(), 水的=4.186 kJ/(.) 2. 计算由冷却系统携带出模外的热量6.2.4 模具温度控制系统第二十三页,共69页。 (1)关于 =每小时液体流量液体比重 =水道截面积液体流速水流(shuli)时间(每小时)液体比重 故,求得的算术式为 将其代入式(65)中,便得到(d do)如下公式 式中 d水道(shudo)孔径,m;水流速度,m/s; 每小时水流持续时间,s/h, 若水一直流动,则=3600 s/h。 冷却液比重,/m6.2.4 模具温度控制系统第二十四页,共69
12、页。 表64所列为当水温为23,Re=4000时,产生稳定湍流状态(zhungti)的冷却水应达到的流量与流速。 表65所列为不同温度下,水的运动粘度值。 在每一成型(chngxng)周期里,流经模具的冷却水总长度为l,用下式计算: (m) 式中 V 水流速度,m /s; T一个(y )周期的时间,s (2)关于t6.2.4 模具温度控制系统第二十五页,共69页。 在每一周期里,由冷却液带走的热量为 ,计算公式为: 式中 A 水道的截面积; 每一周期里流经模具(mj)的冷却水重量 (条) 模具(mj)应设计冷却回路数目n,即:6.2.4 模具温度(wnd)控制系统第二十六页,共69页。 (三)
13、冷却水在回路(hul)中的压力降计算 在同样(tngyng)的控制条件下,如果模具各条冷却回路的长度和截面积相同,水在各条回路的压力降也就相等,那么个条回路水温基本均匀。 冷却回路压力降P可按下面经验(jngyn)公式计算: (大气压) 6.2.4 模具温度控制系统第二十七页,共69页。(四)冷却(lngqu)回路计算示例 有一成型高密度聚乙烯食品盒模具,每一模一件,塑件壁厚为。现确定对模具型腔和型芯均进行冷却。考虑到塑件壁厚值不大,但塑料流程较长,因而对塑料熔料温度取稍高值,为230(手册数据为150260),模温取值偏低,为38(手册资料为3570),取水温低于模温14,为24。根据塑件的
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