模具加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計_第1頁
模具加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計_第2頁
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目的與要求:重點和難點:1.要求掌握加熱與冷卻裝置設(shè)計計算2.掌握設(shè)計原則理論與實際相結(jié)合第13講模具加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計2/3/2023一、模具加熱與冷卻的目的※熱固性塑料需要較高的模具溫度促使交聯(lián)反應(yīng)進行※某些熱塑性塑料也需維持80度以上的模溫,如聚甲醛、聚苯醚等※大型模具要預熱※熱流道模具的廣泛使用1.加熱模塑周期主要取決于冷卻定型時間(約占80%),通過降低模溫來縮短冷卻時間,是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。2.冷卻2/3/2023模具溫度與塑件質(zhì)量的關(guān)系模溫過低塑料流動性差,塑件輪廓不清晰,表面無光澤;熱固性塑料則固化不足,性能嚴重下降。模溫過高易造成溢料粘模,塑件脫模困難,變形大;熱固性塑料則過熟。模溫不均型芯型腔溫差過大,塑件收縮不均、內(nèi)應(yīng)力增大、塑件變形、尺寸不穩(wěn)定。2/3/20231.模具加熱的方法有二、模具加熱裝置的設(shè)計氣體加熱(蒸汽)工頻感應(yīng)加熱:設(shè)備復雜電阻加熱:最常用2.電阻加熱元件2/3/20233.電阻加熱的計算1)理論計算2/3/2023加熱模具所需的電功率(P)可按模具的重量(m)近似計算:

P=0.24m(T2-T1)

其中:T2-T1—模具加熱前后的溫度差例題已知:模具總重量:m=50Kg模具成型溫度T2=155℃

室溫T1=20℃

,計算所需電功率。2)近似計算P=0.24×50(155-20)=1620W結(jié)論:可以取400W的電熱棒4根2/3/20233)經(jīng)驗法

①電熱環(huán)加熱小型模具:Pu=40W/kg;大型模具:Pu=60W/kg;②電熱棒加熱小型模具(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??梢愿鶕?jù)加熱方式和模具的大小,采用下面經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算單位質(zhì)量模具的電加熱功率Pu

。2/3/2023三、模具冷卻裝置的設(shè)計冷卻介質(zhì):水、壓縮空氣、冷凍水、油冷卻通道設(shè)計原則冷卻裝置的形式冷卻通道的形式冷卻回路的尺寸確定2/3/2023從型腔表面到冷卻水孔的距離⑴冷卻水孔相對位置尺寸1.冷卻通道設(shè)計原則—型腔底面2/3/2023冷卻水道數(shù)量傳熱關(guān)系⑵模具結(jié)構(gòu)允許,冷卻孔盡量大、多,使冷卻更均勻。2/3/2023⑶冷卻孔要避開塑件的熔接痕部位2/3/2023⑷水孔排列與型腔形狀吻合(5)澆口附近與壁厚處加強冷卻2/3/2023

凹模與型芯的冷卻

(6)定模與動模要分別冷卻,保證冷卻平衡。2/3/2023⑺冷卻通道應(yīng)密封且不應(yīng)通過鑲塊接縫,以免漏水。⑻進出水溫差不宜過大(9)節(jié)約用水原則2/3/20232.冷卻回路的尺寸確定1)所需冷卻水體積的計算表10-2常用塑料在凝固時所放出的熱焓量(KJ/kg)塑料Δi塑料Δi高壓聚乙烯低壓聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯有機玻璃583.33~700.14700.14~816.48583.33~700.14280.14~349.85210.00285.85尼龍聚甲醛醋炭纖維素丁酸-醋炭纖維素ABSAS700.14~816.48420.00289.38259.14326.76~396.48280.14~349.85求出所需冷卻水體積后,可根據(jù)處于湍流狀態(tài)的流速、流量與管道直徑的關(guān)系,確定模具上的冷卻水道孔徑。2/3/2023無論多大的模具,水孔的直徑不能大于14mm,否則冷卻水難以處于最佳流動狀態(tài),以致降低熱交換效率。一般水孔直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時,水道直徑可取10~14mm。2)冷卻水孔直徑的確定

冷卻流道直徑d速度vV冷卻流道直徑d速度vV810121.661.321.105.0×10-36.2×10-37.4×10-31520250.870.660.539.2×10-312.4×10-315.5×10-3表10-3冷卻流道的穩(wěn)定湍流速度、流量、流道直徑

注:在Re=10000和水溫10°C的條件下(Re為雷諾系數(shù))。2/3/20233)冷卻水道導熱總面積的計算2/3/20234)冷卻水道總長度的計算5)冷卻水道數(shù)目的計算由于受模具尺寸的限制,每根水路的長度由模具尺寸決定。設(shè)每條水路的長度為l,則冷卻水道的數(shù)目n=L/l。2/3/2023例:零件A的質(zhì)量為20g(已考慮澆注系統(tǒng)凝料),成型周期時間t=50s,材料ABS,在出口處水溫400,入口處冷卻溫度200,C=4183J/kg·k,ρ=998.203kg/m3,解:所需冷卻水體積的計算G=20(60×60)/50=1440=1.44kg/hΔi=4×105J/KGV=(1.44×4×105)/(60×4183×998(40-20))=576000/5009560800=1.15×10-4m3/min

<5.0×10-3m3/min

由上述計算可知,因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小,故可不設(shè)冷卻系統(tǒng),依靠空冷的方式冷卻模具即可。2/3/20233.冷卻裝置的形式2/3/2023細型芯的冷卻裝置2/3/2023大型芯的冷卻裝置a)b)2/3/2023

隔板式冷卻裝置2/3/2023

水管噴流式冷卻裝置

2/3/20234.冷卻通道的形式2/3/20232/3/20232/3/20232/3/20232/3/2023練習:零件B的質(zhì)量為20

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