模塊九溫度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)

模塊九溫度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)第1頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

模塊九溫度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)

學(xué)習(xí)目的和要求：使學(xué)生掌握加熱與冷卻裝置設(shè)計(jì)計(jì)算，并能理論聯(lián)系實(shí)際，正確設(shè)計(jì)出注塑模具的加熱與冷卻系統(tǒng)。第2頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

模塊九溫度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)

重點(diǎn)：冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。難點(diǎn)：冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第3頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

模塊九溫度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)9.1概述9.2模具冷卻系統(tǒng)的計(jì)算9.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.4加熱系統(tǒng)9.5模具溫度控制器第4頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.1概述

注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，確保模具溫度在成型要求的范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽加熱、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的是電阻加熱法；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強(qiáng)力冷卻或空氣冷卻等方法，而大部分采用常溫水冷卻法。

第5頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.1.1模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功用

1改善成型條件注塑成型時(shí)，模具應(yīng)保持合適的溫度，方能使成型正常進(jìn)行。如熱流道模具，模溫應(yīng)保持流道內(nèi)熔料溫度在成型范圍內(nèi)，模溫過(guò)高或過(guò)低則不能滿足成型要求，對(duì)普通熱塑性塑料模具，模具常需要冷卻，因此，模溫在保證成型的情況下，要盡量使模溫保持在允許低溫的狀態(tài)，以縮短成型周期。第6頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯2穩(wěn)定制品的形位尺寸精度控制模溫是穩(wěn)定制品形位尺寸精度的主要方法之一。因?yàn)槟刈兓瘯?huì)使塑料收縮率有大的波動(dòng)，模腔(型芯)形狀尺寸所控制品的尺才就得不到保證。特別對(duì)結(jié)晶性塑料，因溫度對(duì)塑料的結(jié)晶速率和結(jié)晶度的影響大，所以收縮率的波動(dòng)就很大。如果模溫不能使制品均勻冷卻，則制品在各個(gè)方向上的收縮程度就不同，不但影響制品尺寸精度，而且會(huì)引起制品的變形。因此，合理控制模溫，可以使影響塑料收縮率的因素得到穩(wěn)定，使制品的形位尺寸變化在允許的范圍內(nèi)。第7頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

3改善制品機(jī)械、物理性能如果模溫控制不適當(dāng)，會(huì)造成制品內(nèi)應(yīng)力增加和集中，從而影響制品的使用性能。

4提高制品表面質(zhì)量塑件上常出現(xiàn)冷料斑、光澤不良、熔料流痕等缺陷，如對(duì)模溫進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，可以防止此類弊病。表9-1列出了不正常模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響。

第8頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.1.2模具的冷卻與加熱

注塑模的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)必需有冷卻和加熱功能，必要時(shí)還要二者兼有。通常所用的冷卻或加熱介質(zhì)有水、熱油和蒸汽，當(dāng)然也可采用電加熱方式。水介質(zhì)分為常溫水、溫水和冷水三種。對(duì)于熱塑性塑料來(lái)講，無(wú)論是采用冷水和常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻，或者是采用溫水、蒸汽、熱油和電能對(duì)模具進(jìn)行加熱，其作用結(jié)果都是為了對(duì)模腔內(nèi)的塑料制品進(jìn)行合理的冷卻。下面介紹一些確定冷卻或加熱措施的原則。①對(duì)于粘度低、流動(dòng)性好的塑料，可采用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻，并通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量大小控制模具溫度。如果對(duì)這類塑料制品的生產(chǎn)率要求很高，亦可采用冷水控制模溫。

第9頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯②對(duì)于粘度高、流動(dòng)性差的塑料，經(jīng)常需要對(duì)模具采用加熱措施。③對(duì)于粘流溫度或熔點(diǎn)不太高的塑料，一般采用常溫水或冷水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。有時(shí)也可采用加熱措施對(duì)模溫進(jìn)行控制。④對(duì)于高粘流溫度或高熔點(diǎn)塑料，可采用溫水控制模溫。⑤對(duì)于熱固性塑料，必須對(duì)模具采取加熱措施。⑥由于制品幾何形狀影響，制品在模具內(nèi)各處的溫度不一定相等，可對(duì)模具采用局部加熱或局部冷卻方法，以改善制品分布情況。第10頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯⑦對(duì)于流程很長(zhǎng)、壁厚又比較大的制品，或者是粘流溫度或熔點(diǎn)雖然不高、但成型面積很大的制品，可對(duì)模具采取適當(dāng)?shù)募訜岽胧?。⑧?duì)于工作溫度要求高于室溫的大型模具，可在模內(nèi)設(shè)置加熱裝置。⑨為了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)和控制模溫，必要時(shí)可在模具中同時(shí)設(shè)置加熱和冷卻裝置。⑩對(duì)于小型薄壁制品，且成型工藝要求的模溫也不太高時(shí)，可直接依靠自然冷卻。需要指出，模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，會(huì)給注塑成型生產(chǎn)帶來(lái)一些問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)模具和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，均要想辦法加以預(yù)防。第11頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.2模具冷卻系統(tǒng)的計(jì)算

塑料注塑模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，不僅影響成型塑件的質(zhì)量，還直接影響生產(chǎn)效率。

9.2.1冷卻時(shí)間的計(jì)算第12頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯第13頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯第14頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯第15頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯第16頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯第17頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

5冷卻水入口與出口處溫差校核冷卻水的進(jìn)出口溫差由下式進(jìn)行校驗(yàn)：

第18頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.在保證模具材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，冷卻水道盡可能設(shè)置在靠近型腔(型芯)表面，如圖9-2所示。

2.在保證模具材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，冷卻水道應(yīng)安排得盡量緊密。

3.冷卻水道的直徑應(yīng)優(yōu)先采用大于8mm，并且各個(gè)水道的直徑應(yīng)盡量相同，避免由于因水道直徑不同而造成的冷卻液流速不均。第19頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

返回第20頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯4對(duì)于中、大型模具，由于冷卻水道很長(zhǎng)，會(huì)造成較大的溫度梯度變化，導(dǎo)致在冷卻水道末端(出口處)溫度上升很高，從而影響冷卻效果。從均勻冷卻的方案考慮，對(duì)冷卻液在出、入口處的溫差，一般希望控制在5℃以下，而精密成型模具、多型腔模具的出、入口溫差則要控制在2～3℃以下，冷卻水道長(zhǎng)度在1.2～1.5m以下。因此，對(duì)于中、大型模具，可將冷卻水道分成幾個(gè)獨(dú)立的回路來(lái)增大冷卻液的流量，減少壓力損失，提高傳熱效率。

5冷卻液在模具中的流速，以盡可能高一些為好，但就其流動(dòng)狀態(tài)來(lái)說(shuō)以湍流為佳。在湍流下的熱傳遞比層流高10～20倍，因?yàn)樵趯恿髦欣鋮s液作平行于冷卻水道壁諸同心層的運(yùn)動(dòng)，每—個(gè)同心層都好比一個(gè)絕熱體，從而妨礙了模具向冷卻液散發(fā)熱過(guò)程的進(jìn)行。第21頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

6制品較厚的部位應(yīng)特別加強(qiáng)冷卻。

7.充分考慮所用的模具材料的熱傳導(dǎo)率。通常，從力學(xué)強(qiáng)度出發(fā)，選擇鋼材為模具材料．如果只考慮材料的冷卻效果時(shí)，則導(dǎo)熱系數(shù)愈高，從熔融塑料上吸收熱量愈迅速，冷卻得愈快(各種材料的值見(jiàn)表9-3)。因此，在模具中對(duì)于那些冷卻液無(wú)法通到而又必須對(duì)其加強(qiáng)冷卻的地方，可采用鈹青銅(Be—Cu)材料進(jìn)行拼鑲。由表9-3可知：鈹青銅Be—Cu材料的導(dǎo)熱系數(shù)為銅材的1.1～3.3倍。第22頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.3.2冷卻水道在模具中的位置

冷卻水道的位置取決于制件的形狀和不同的壁厚。原則上：冷卻水道應(yīng)設(shè)置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，冷卻水道應(yīng)圍繞模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致(如圖9-3所示，由于頂出裝置的影響，動(dòng)模的冷卻水道排列不能與定模的冷卻水道排列完全一致)。如果模具采用拼鑲結(jié)構(gòu)，且制品成型在所鑲?cè)氲蔫偧?如圖9-4所示)，在大多數(shù)小型模具中，因鑲件尺寸太小不易加工冷卻水道，可以采用冷卻水道包圍鑲件的方法。

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如果成型制品的鑲件尺小足夠大,能夠采用加長(zhǎng)水嘴使冷卻水道直接通入鑲件的方法(如圖9-5所示)，則是最為簡(jiǎn)單有效的，其冷卻效果比圍繞鑲件設(shè)置冷卻水道的方法要好得多。對(duì)于圖9-5這種橫穿鑲件的冷卻水道，采用加長(zhǎng)水嘴聯(lián)接最為簡(jiǎn)便，此結(jié)構(gòu)不宜采用О型圈密封的辦法，因?yàn)樵谶@種結(jié)構(gòu)中，О型圈所受到的正壓力較小，很難達(dá)到密封的效果。并且在組裝時(shí)，如果О型圈的厚度高出鑲件表面過(guò)多，容易被切斷。

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如果模具采用拼鑲結(jié)構(gòu)，用于成型制品的鑲件為圓柱形，其冷卻方式可以采用圖9-6所示的環(huán)形冷卻水道。值得注意的是，這種冷卻水道的結(jié)構(gòu)要求在鑲件上裝有兩個(gè)О型密封圈，因此，鑲件與模板的配合精度要求是非常高的。如果間隙過(guò)大、密封圈由于沒(méi)有足夠的正壓力會(huì)發(fā)生密封不嚴(yán)，而間隙過(guò)小，則在組裝時(shí)會(huì)切斷密封圈(因?yàn)槊芊馊Φ暮穸缺仨毟叱鲨偧砻?。

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眾所周知，由于制品的壁厚不均，在成型時(shí)會(huì)產(chǎn)生縮坑。為克服這一缺陷，除改進(jìn)制品結(jié)構(gòu)和調(diào)整成型工藝之外，在模具中設(shè)置足夠的冷卻水道，對(duì)制品的這種缺陷也會(huì)有所改善。如圖9-7所示。第30頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

許多模具結(jié)構(gòu)在成型過(guò)程中，熔融塑料除填滿型腔之外，同時(shí)也包圍著型芯，通過(guò)熱交換使型腔和型芯的溫度上升得很高，對(duì)成型周期有很大的影響，因此，除型腔周圍需要設(shè)置冷卻水道之外，型芯也必須設(shè)置必要的冷卻水道，如圖9-8所示。

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在模具中，除型腔四周需要設(shè)置冷卻水道之外，型腔中凸起的部分(只要凸起的部分足夠大)也需要設(shè)置冷卻水道，如圖9-9所示。第33頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

側(cè)抽芯模具中的側(cè)滑塊，只要尺寸足夠大，也必須設(shè)置冷卻水道，因?yàn)檩^大的側(cè)滑塊，如果缺少冷卻裝置，除影響所成型的制品質(zhì)量之外，在運(yùn)動(dòng)時(shí)因受熱膨脹容易發(fā)生咬蝕，如圖9-10所示。第34頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.3.3模板冷卻水道的設(shè)置

不少小型模具的型腔是直接在模板上加工而成的(也可采用拼鑲結(jié)構(gòu)，但由于模具尺寸較小，所用于型腔與型芯的鑲件尺寸更小)，對(duì)于這類模具，可以直接在模板上設(shè)置冷卻水道。在模板上設(shè)置冷卻水道同樣應(yīng)遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過(guò)程中冷卻均勻,如圖9-11所示。該形式由于冷卻水道不是圍繞型腔而設(shè)置的，在成型過(guò)程中，制品的散熱是不均勻的。圖9-12所示的冷卻水道排列對(duì)于制品的散熱略好于圖9-11所示的排列。第35頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

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從圖9-13所示的冷卻水道排列中，可以看出，由于冷卻水道基本上圍繞型腔，因此，其制品在成型過(guò)程中的散熱效果比前兩種排列要好得多。第38頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

如果模具中的冷卻水道太長(zhǎng)，在成型過(guò)程中，會(huì)使得水溫變化增大(入水口與出水口溫度相差很大)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，為保證其冷卻效果，可采用兩個(gè)(或兩個(gè)以上)獨(dú)立回路。如圖9-14所示，模具邊緣處，冷卻水道的封密，一般采用紫銅或鉛制作的圓柱堵，以過(guò)盈配合的方法將其封住。相交水道通常采用過(guò)盈配合方式插入鑲件，使冷卻液改變流向如圖9-15和圖9-16所示。第39頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

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如果模具中成型制品的部分(型腔)，是以鑲件方式鑲?cè)肽０?，其冷卻水道的分布,最好采用圍繞鑲件的方法，如圖9-17所示。第43頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

一般情況下，模板中的冷卻水道常采用鉆床加工。有些水道較長(zhǎng)且橫豎交錯(cuò)，在加工時(shí)，為了減小難度和使鉆孔所要求的精度相對(duì)降低，一般規(guī)定兩條相交錯(cuò)的水道在長(zhǎng)度小于150mm時(shí)，最小間距為3mm，在長(zhǎng)度大于150mm時(shí)，最小間距為5mm，如圖9-18所示。

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由于在成型過(guò)程中，型芯總是被溫度很高的熔融塑料包圍著，因此，型芯材料的熱傳導(dǎo)非常關(guān)鍵。為了解決型芯的散熱問(wèn)題，雖然可以便用熱傳導(dǎo)率較高的材料制造型芯(如鈹青銅材料)。如前所述，鈹青銅的導(dǎo)熱系數(shù)是鋼的1.8～3.3倍，但因鈹青銅的力學(xué)強(qiáng)度比鋼差，并且大量使用鈹青銅材料會(huì)使模具成本大幅度提高，所以在絕大多數(shù)情況下，解決這一問(wèn)題最好的辦法是在型芯中設(shè)置冷卻水道，利用冷卻水道中冷卻液的溫度和流速來(lái)控制型芯的溫度，達(dá)到制品散熱的目的。通常，型芯中冷卻水道的設(shè)置有下列幾種方式。第46頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

從圖9-19所示的結(jié)構(gòu)可以看出,由于冷卻水道距型芯表面的距離不等，所以冷卻效果不均勻。一般僅用于成型制品壁較薄，尺寸較小的型芯。

圖9-20所示是一種冷卻效果均勻、制品散熱很好的冷卻水道排列方法。常用于尺寸較大的型芯。值得注意的是，在制作這種冷卻水道時(shí)，型芯側(cè)面的水道封堵一定要平整，避免因出現(xiàn)側(cè)面凸凹而影響制品脫模。如果這—部位受壓較大時(shí)，可以采用鑲?cè)虢?jīng)過(guò)淬火處理的鋼墊的方式來(lái)解決。

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冷卻尺寸較細(xì)長(zhǎng)的型芯時(shí)，可采用銅管插入型芯，如圖9-21所示的方式。在制作時(shí)，首先要保證型芯有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，其次，銅管與型芯內(nèi)孔的配合要適當(dāng)。第50頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

對(duì)于一模多腔的模具，其型芯的冷卻方式可分為串聯(lián)冷卻和并聯(lián)冷卻兩種，如圖9-22、圖9-23所示。串聯(lián)冷卻水道具有流動(dòng)有力的優(yōu)點(diǎn)，但存在隨著型芯數(shù)目增加，溫度梯度變化大的缺陷。并聯(lián)冷卻水道隨溫度梯度變化不大，但流動(dòng)不夠有力，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致對(duì)不同型芯冷卻效果不均勻。因此，以上所述兩種冷卻水道的排列方式僅適用型芯數(shù)目不多的模具。對(duì)于一模多腔模具，上述兩種冷卻方式最好能和“建立兩個(gè)以上獨(dú)立回路”的方法一起使用。第51頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

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許多模具中，一些形狀特殊，尺寸較薄且偏長(zhǎng)的型芯，在成型過(guò)程，需要對(duì)其進(jìn)行溫度控制時(shí)，可以采用具有較好熱傳導(dǎo)率的材料(如鈹青銅)與冷卻水道相結(jié)合使用的方法，如圖9-24所示。第54頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

在型芯尺寸、力學(xué)強(qiáng)度允許的前提下，在型芯中加入帶有螺旋的水槽鑲件，如圖9-25所示的方式對(duì)其溫度進(jìn)行控制，可獲得極佳的效果。但是這種鑲件形狀復(fù)雜，會(huì)因加工難度大而提高模具的制造費(fèi)用。在型芯冷卻水道設(shè)置中，最為困難的問(wèn)題，是對(duì)細(xì)長(zhǎng)圓型芯的溫度控制，如圖9-26所示。第55頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

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眾所周知，直徑較小(通常小于6mm)且尺寸較長(zhǎng)的型芯，由于表面積小，使得熱傳導(dǎo)非常困難。在成型過(guò)程中，因細(xì)長(zhǎng)型芯散熱不良，會(huì)引起制品在這一部位出現(xiàn)變形、縮孔等缺陷。因此，必須采取特殊的冷卻方式對(duì)細(xì)長(zhǎng)型芯的溫度加以控制。對(duì)于這類型芯結(jié)構(gòu)，通常在設(shè)計(jì)時(shí)采用下列幾種冷卻方式：

(1)冷卻水圍繞型芯，如圖9-27所示。

(2)采用熱傳導(dǎo)率較高的材料(如鈹青銅)制造細(xì)長(zhǎng)型芯。

(3)在型芯內(nèi)部較粗的部分(通常宜徑大于8mm)加入細(xì)銅棒，細(xì)銅棒的一端聯(lián)接模板中的冷卻水道，如圖9-28所示。第58頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

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如果細(xì)長(zhǎng)型芯的尺寸稍大(一般直徑超過(guò)8mm)，可采用在型芯內(nèi)部安裝細(xì)銅管的方式，如圖9-29所示。值得注意的是，在采用這種冷卻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)對(duì)型芯的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行校核，以免在成型時(shí)發(fā)生彎曲、甚至折斷等問(wèn)題。第61頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.3.5型腔冷卻水道的設(shè)置

在小型或整體式型腔結(jié)構(gòu)的模具中，型腔冷卻水道的設(shè)置參考本模塊第三節(jié)“模板冷卻水道的設(shè)置”的內(nèi)容。本節(jié)所討論的型腔，是指中、大型模具和尺寸較深的型腔。眾所周知，在成型過(guò)程中，型腔被溫度較高的熔融塑料填滿，隨著塑料冷卻固化，型腔的溫度將上升很高，如圖9-30所示，因此對(duì)于尺寸較大的型腔必須單獨(dú)設(shè)置冷卻水道。如圖9-31所示。第62頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

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對(duì)于那些尺寸較大、并且采用鑲件形式的型腔，通?？刹捎孟铝蟹椒ㄔO(shè)量冷卻水道。如圖9-32所示。第65頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.4加熱系統(tǒng)

對(duì)于熔融粘度高，流動(dòng)性差的塑料，如聚碳酸酯、聚甲醛、氯化聚醚、聚砜、聚苯醚等，則要求較高的模溫，此時(shí)需要對(duì)模具進(jìn)行加熱。若模溫過(guò)低，則會(huì)影響塑料的流動(dòng)性，產(chǎn)生較大的流動(dòng)剪切力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還會(huì)出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。尤其是當(dāng)冷模剛剛開始注塑時(shí)，這種情況更為明顯。但是，模溫也不能過(guò)高，否則要延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，且塑件脫模后易發(fā)生變形。當(dāng)模溫要求在80℃以下時(shí)，模具上無(wú)需設(shè)置加熱裝置，可利用熔融塑料的余熱使模具升溫，達(dá)到要求的工藝溫度。若模溫要求在80℃以上時(shí)，模具就要有加熱裝置。第66頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.4.1電加熱

電加熱為最常采用的加熱方式，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、緊湊、投資小，便于安裝、維修、使用，溫度容易調(diào)節(jié)，易于自動(dòng)控制。其缺點(diǎn)是升溫緩慢，并有加熱后效現(xiàn)象，不能在模具中交替地加熱和冷卻。模具電加熱有電阻絲加熱和工頻加熱兩類，后者因加熱裝置構(gòu)造比較復(fù)雜，體積大，所以很少采用。第67頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

1模具電阻絲加熱的形式：

(1)直接用電阻絲作為加熱元件。將電阻絲繞制成螺旋彈簧狀，再將它套上瓷管或帶孔的陶瓷元件，安放在加熱板或模具的加熱孔中，如圖9-33所示。為安全起見(jiàn)，最好用云母及石棉墊片與加熱板外殼絕緣。這種電加熱板俗稱電爐板。直接用電阻絲作加熱元件的方法雖然簡(jiǎn)單，成本低廉，但由于電阻絲直接與空氣接觸，容易氧化損耗，因而使用壽命短，而且熱量損耗較大，不利于節(jié)能。此外，赤熱的電阻絲暴露在模外也不安全，電阻絲燒壞后也不便于維修。第68頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

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(2)加熱板中插入電熱元件。一般是將一定功率的電阻絲密封在金屬管內(nèi)，作成標(biāo)準(zhǔn)的加熱元件。在電阻絲與金屬管內(nèi)填充以石英砂或氧化鎂等耐熱材料，在管內(nèi)的兩端墊有云母片或石棉墊片，在電阻絲出口處用瓷塞塞住，電阻絲兩端頭通過(guò)瓷塞上的兩個(gè)小孔引出（如圖9-34所示）這樣組成的電加熱元件俗稱電熱棒，根據(jù)模具所需加熱功率來(lái)選用電熱棒的型號(hào)和數(shù)量，確定連接方式（并聯(lián)或串聯(lián)），并以此確定加熱板上的孔徑及數(shù)量。

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電加熱棒插入加熱板中的加熱方法，由于電阻絲與外界空氣隔絕，因此不易氧化，使用壽命長(zhǎng)，電熱棒燒壞后也便于更換，同時(shí)使用中也比較安全。電加熱板中的插孔位置，應(yīng)考慮塑件的頂出位置，同時(shí)要求盡量對(duì)稱、等距、靠邊，頂桿的布置也需照顧電熱棒插孔而作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

第72頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯(3）電熱套（圈）或電熱片，即在模具型腔外圍套上電熱套（圈）或裝上幾塊（2～4塊）電熱片，以補(bǔ)充模具上加熱量的不足。在小型模具內(nèi)部安裝電熱棒有困難時(shí)，也可采用此電加熱形式。電熱套應(yīng)與模具外形相吻合，最常見(jiàn)的有矩形和圓形兩種。矩形電熱套由四塊電熱片構(gòu)成，用導(dǎo)線和螺釘連成一體。圓形電熱套也是通過(guò)螺釘夾緊在模具上，它可以制成整體式和兩半式，前者加熱效率好，后者制造及安裝方便。如果模具外圍有側(cè)面型芯，不便于安裝電熱套時(shí)，可采用電熱片，并用螺釘緊固在模具上。電熱套和電熱片都是用云母片繞上扁電阻絲，再裝夾于特制的金屬外殼里，并用云母片絕緣而制成。這種形式的電加熱方法，由于電熱套有一面與大氣相接觸，因而熱量損失大，電功率耗費(fèi)多。第73頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯2電熱裝置的計(jì)算

模具電加熱的基本要求是：合理分布電熱元件，使模具型腔表面的溫度均勻一致，且不隨時(shí)間改變而發(fā)生明顯的波動(dòng)。因此，電熱元件的計(jì)算功率必須符合加熱所需的功率。要達(dá)到模具加熱均勻，保證符合成型溫度條件，在設(shè)計(jì)電熱裝置時(shí)，必須綜合考慮以下各點(diǎn)：采取加熱模具的保溫措施，以減少熱量損失；正確合理地布置電熱元件；加熱板的中央和邊緣部位，分別采用不同功率的電熱元件；大型模具的加熱板，可考慮安裝兩個(gè)調(diào)溫器，以調(diào)節(jié)加熱板中央和邊緣部位的溫度。第74頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

要準(zhǔn)確地計(jì)算所需要的電加熱功率，必須作模具的熱平衡計(jì)算。塑料成型所消耗的熱量包括：塑料升溫所需的熱量、模具側(cè)表面向周圍空氣散失的熱量、模具模板與注塑機(jī)連接處所傳走的熱量、開模過(guò)程中分型面散失的熱量以及模具在清理過(guò)程中用壓縮空氣吹模具所帶走的熱量等。分別算出以上各項(xiàng)熱量，通過(guò)熱平衡方程式即可計(jì)算出每小時(shí)所需的熱量，進(jìn)而算出所需的電加熱功率。上述各項(xiàng)計(jì)算是比較復(fù)雜的，實(shí)際上各項(xiàng)計(jì)算也是近似的。通常的辦法是根據(jù)模具的體積或重量進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)計(jì)算或查圖表。第75頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯

模具加熱所需的電功率按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：P——電功率（W）；

G——模具重量（kg）；

——每千克模具加熱到成型溫度時(shí)所需的電功率（W／kg）?？刹橛嘘P(guān)表格，或可按模具重量直接查圖表（圖9-35）。第76頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

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總功率算出后，即可選擇電熱棒的型號(hào)，確定電熱棒的數(shù)量，或選擇電阻絲直徑，并計(jì)算其長(zhǎng)度。如用電熱棒加熱，可先根據(jù)加熱板尺寸確定加熱棒的數(shù)量，然后計(jì)算每根電熱棒的電功率，設(shè)電熱棒并聯(lián)，則有：

根據(jù)P分查表9-4，選擇適當(dāng)尺寸的電熱棒。也可先確定每根電熱棒的電功率P分，再計(jì)算電熱棒的根數(shù)。第78頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

在選擇電熱棒時(shí)應(yīng)注意：電熱棒的尺寸（直徑和長(zhǎng)度）應(yīng)與加熱板的尺寸或模具安裝加熱元件的空間相符合，有時(shí)需經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算才能使加熱元件功率、根數(shù)、尺寸都符合要求。如表中或熱電器廠產(chǎn)品規(guī)格中找不到適合模具安裝的電熱棒，則需自行設(shè)計(jì)制造電熱棒，可按以下步驟確定電阻絲直徑和長(zhǎng)度。通過(guò)每根電熱棒或每根電阻絲的電流為:

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每組電熱絲（電熱棒）的電阻為根據(jù)電流可按表9-5查得電阻絲直徑。按下列公式算出電阻絲的長(zhǎng)度。

第80頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.4.2蒸汽或過(guò)熱水加熱

蒸汽水加熱迅速，能使模具保持恒定的溫度，而不致使模具過(guò)熱。同時(shí)當(dāng)需要冷卻時(shí)只需關(guān)閉蒸汽，并在管中改通冷卻水就能很快使模具冷卻。蒸汽加熱方式的缺點(diǎn)是：加熱系統(tǒng)投資大，設(shè)備比較復(fù)雜。蒸汽加熱板的蒸汽通道開設(shè)形式如圖9-36所示。模具不需要冷卻時(shí)可采用平行排列（圖a），這樣加熱板制造比較簡(jiǎn)單；模具需要冷卻的可采用混合排列（圖b）或順序排列（圖c），這樣可提高冷卻水的速度，以改善冷卻效率。第81頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯

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為了提高模具加熱效率，蒸汽加熱通道可根據(jù)塑件形狀開在型腔周圍。但由于蒸汽壓力較大，因此通道與接頭必須可靠，以免泄漏。國(guó)外常用加熱水加熱模具，因?yàn)檎羝谀＞邇?nèi)容易過(guò)早冷凝，而得不到及時(shí)排除，此時(shí)積聚冷凝水的地方溫度偏低。但用過(guò)熱水強(qiáng)制流經(jīng)模具的所有加熱通道就不會(huì)發(fā)生這種情況。用過(guò)熱水加熱還可以在不同機(jī)臺(tái)上根據(jù)不同產(chǎn)品方便地調(diào)節(jié)溫度，即在過(guò)熱水中滲入溫度較低的水或冷卻水調(diào)溫，這時(shí)模具與車間中央設(shè)備里的水溫?zé)o關(guān)。用過(guò)熱水加熱模具也存在投資大，設(shè)備復(fù)雜等缺點(diǎn)。

第83頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等專科學(xué)校：楊占堯9.4.3煤氣及天然氣加熱

利用煤氣或天然氣加熱模具，可充分利用我國(guó)能源，大大降低加熱成本，但溫度不易控制準(zhǔn)確，勞動(dòng)條件較差，而且煤氣或天然氣的燃燒產(chǎn)物還會(huì)造成空氣污染。由于熱油加熱容易滲漏，在壓力下滲出的細(xì)小油沫與空氣形成有爆炸危險(xiǎn)的混合物，滲漏的熱油會(huì)噴射傷人，因而很少采用熱油加熱模具。在上述的加熱措施中，有些可能不一定適合于注塑模，但這里列出，以供參考。

第84頁(yè)，共93頁(yè)，2023年，2月20日，星期五河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校：楊占堯9.5模具溫度控制器

9.5.1模具溫度控制器的作用

正如本模塊開頭所述，模具冷卻系統(tǒng)的目的，不僅僅是對(duì)模具進(jìn)行冷卻，而是使模具維持成型制品所需要的恒定溫度。例如，在成型高光亮制品和薄壁且細(xì)長(zhǎng)的制品時(shí)，為使制品表面光亮(對(duì)