塑料成型工艺与模具设计 教学课件 作者 杨永顺 第12章.ppt

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1、普通高等教育“十二五”规划教材杨永顺主编塑料成型工艺与模具设计1本章主要阐述热塑性注射模温度调节系统的有关计算与设计原则及其注意事项。简介第12章温度调节系统设计12.1模具温度调节系统的作用12.2冷却系统的计算12.3冷却系统的设计原则和常见机构12.4模具加热系统12.1模具温度调节系统的作用1.塑件的质量要求塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量比较高。2.模具温度对塑件质量的影响各种塑料进行注射成型时，均需有一个比较适宜的成型温度范围，在此温度范围内，塑料熔体的流动性

2、和充型性好，质量可以得到保证。如果温度未能控制在合理的范围内，塑料熔体的充模流动和脱模后的制品质量就可能发生问题。12.1.1模具温度调节对塑件质量的影响12.1.1模具温度调节对塑件质量的影响3.模温均匀程度的影响（1）产生模温不均匀的原因：1）制品几何形状和壁厚不均匀；2）充模时模腔表面与熔体接触时间不一致3）模具各处散热条件不同。（2）模温不均匀对塑件质量的影响模温不一致,导致各处的冷却速度有所差异，进而导致制品收缩不匀并产生一定应力，对制品成型质量产生不利影响。冷却时间与其传给模具的热量间的关系

3、:Q=α1A1Δθ1t1(12-1)式中，Q为塑件传给模具的热量(J)；α1为塑料对模具材料的传热系数(w／(m2·℃))；A1为模腔的表面积(m2)；Δθ1为模腔内塑料与模腔表壁的温度差(℃)；t1为塑件在模内停留冷却的时间(s)。当塑料原料、模具材料及模具结构确定后，α1、A1为定值；脱模温度确定后，塑件传给模具的热量Q也基本不变。此时t1与Δθ1成反比。因此要缩短t1就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大Δθ1。即：为了提高生产率，就必须采用较低的模具温度。12.1.2模具温度调节对生产效率的影响概

4、念：对模具进行冷却或加热，必要时两者兼有，从而达到控制模温之目的。2.调节方法：1）对于粘度低、流动性好的塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等，成型工艺要求模温不太高，而熔体的反复注入将使模温较高，此时应采用常温水对模具冷却，为进一步缩短冷却时间，亦可用冷水控制模温。对于粘流温度或熔点较低的塑料，模具冷却一般需用常温水或冷水，而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。12.1.3模具温度调节方法2.调节方法：1）对于粘度低、流动性好的塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等，成型工艺要求模温

5、不太高，而熔体的反复注入将使模温较高，此时应采用常温水对模具冷却，为进一步缩短冷却时间，亦可用冷水控制模温。对于粘流温度或熔点较低的塑料，模具冷却一般需用常温水或冷水，而对于高粘流温度或高熔点的塑料，可用温水控制模温。2）对于粘度高、流动性差的塑料如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等，为提高充型性能，成型工艺要求有较高的模温，因此经常需要对模具加热。3）对于热固性塑料，模温要求在150～200℃，必须对模具加热。12.1.3模具温度调节方法2.调节方法：4）流程长、壁厚较大的塑件，或者粘流温度及熔

6、点虽不高，但成型面积很大时，为了保证熔体在充模过程中不至温降太多而影响充型，也应对模具适当加热。5）对于大型模具，为保证生产之前用较短时间达到工艺所要求的模温，可设置加热装置对模具进行预热。12.1.3模具温度调节方法12.2冷却系统的计算内容：热传导面积的计算；温控介质通道的尺寸计算；介质用量的计算；通道回路的排布等。这里仅介绍注射模冷却系统设计的基本思路和设计原则。12.2冷却系统的计算塑料传给模具的热量与模具表面自然对流—辐射散发到空气中的热量及模具传给注射机热量=需要用冷却水带走的模具热量12.

7、2.1需要用冷却水带走模具热量1.塑料传给模具的热量单位时间内塑料传给模具的热量：Q=nmq(12-2)式中，Q为单位时间内塑料传给模具的热量(kJ／h)；n为每小时注射次数；m为每次注射的塑料量，包括浇注系统(kg)；q为单位质量的塑料在模腔内释放的热量(kJ／kg)。12.2.1需要用冷却水带走模具热量q与充模、脱模温度差及塑料在模内的物理状态有关。q=Cp(θ1-θ0)+qm(12-3)式中，Cp为塑料的比热容(kJ／(kg·℃))；θ1为塑料熔体充模时的温度(℃)；θ0为塑件脱模时的温度(℃)；

8、qm为塑料的结晶潜热(kJ／kg)，对无定形塑料qm＝0常用塑料的比热容和结晶潜热如表12-1所示。12.2.1需要用冷却水带走模具热量表12-1常用塑料的热扩散系数、热导率、比热容和结晶潜热12.2.1需要用冷却水带走模具热量塑料品种热扩散率/(m2/h)导热率/[kJ/(m·h·℃)]比热容/[kJ/(kg·℃)]结晶潜热/(kJ/kg)聚苯乙烯ABS低密度聚乙烯高密度聚乙烯聚丙烯尼龙3.2×10-49.6×10-46.2×10-47.