模具加热与冷却系统设计-精选版.ppt

3.电阻加热的计算 2.冷却回路的尺寸确定 解：所需冷却水体积的计算 * * 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 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 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 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。 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 1)理论计算 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=0.24×50(155-20)=1620W 结论：可以取400W的电热棒4根 3)经验法 ① 电热环加热 小型模具：Pu=40W／kg； 大型模具：Pu=60W／kg； ② 电热棒加热 小型模具(40kg以下)：Pu=35W／kg； 中型模具(40～100kg)；Pu=30W／kg； 大型模具(100kg以上)：Pu=20W／kg。 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 。 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 从型腔表面到冷却水孔的距离 ⑴冷却水孔相对位置尺寸 1.冷却通道设计原则 —型腔底面 冷却水道数量传热关系 ⑵模具结构允许，冷却孔尽量大、多，使冷却更均匀。 ⑶冷却孔要避开塑件的熔接痕部位 ⑷水孔排列与型腔形状吻合 (5)浇口附近与壁厚处加强冷却 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。 ⑺冷却通道应密封且不应通过镶块接缝，以免漏水。 ⑻进出水温差不宜过大 （9）节约用水原则 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 （KJ／kg） 700.14～816.48 420.00 289.38 259.14 326.76～396.48 280.14～349.85 尼龙 聚甲醛 醋炭纤维素 丁酸-醋炭纤维素 ABS AS 583.33～700.14 700.14～816.48 583.33～700.14 280.14～349.85 210.00 285.85 高压聚乙烯 低压聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 有机玻璃 Δi 塑料 Δi 塑料 求出所需冷却水体积后，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。 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10～14mm。 2）冷却水孔直径的确定 9.2×10-3 12.4×10-3 15.5×10-3 0.87 0.66 0.53 15 20 25 5.0×10-3 6.2×10-3 7.4×10-3 1.66 1.32 1.10 8 10 12 V 速度v 冷却流道直径d V 速度v 冷却流道直径d 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10°C的条件下(Re为雷诺系数)。 3）冷却水道导热总面积的计算 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。设每条水路的长度为l，则冷却水道的数目n＝L/l。 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/kg·k, ρ=998.203 kg/m3, G=20（60×60）/50 =1440=1.44kg/h Δi=4×105J/KG V=(1.44×4×105)/(60 ×4183 × 998(40-20)) =576000/5009560800 =1