注塑件冷却时间的计算

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1、注塑件冷却时间的计算在注射生产中,塑件的冷却时间在一定程度上决定了生产的循环时间。当塑件在模具中冷却时,如果不到开模温度就过早开模,若塑件受到外力(如顶出力)作用,就会产生变形;但如果塑件冷却时间过长,一方面模温变得太低,另一方面也会影响生产效率。所以在给定的生产条件下,正确计算塑件的冷却时间,则可以指导生产操作,做到适时开模,实现优质高产。同时,正确地确定塑件的冷却时间也是设计注射模冷却系统的关键。影响塑件冷却时间的因素很多,如塑料种类、塑件厚度、熔料温度、塑件开模温度、模具温度等。为了推导注塑件冷却时

2、间的计算公式,需要进行以下假设:(1)忽略从成型塑件侧面进行的冷却,将塑件近似看成是一半无限大的平板,热流方向沿其厚度方向简化为一维非稳态的热传导问题。(2)熔料被注入两平行平面所包容的模腔中,完全依赖模具传热冷却。(3)注入模具内的熔料温度均一,即使塑料的比热和热传导系数随温度变化,但设其为定值。(4)模具表面的热传导系数为常数,并假设塑件收缩也不能与模具脱离开。在上述假设情况下得到的数学模型为:式中T———任意时间和空间的温度,℃t———冷却时间,sS———塑件厚度的一半,mma———材料的导温系数,

3、m2/sT0———塑料的注射温度,℃TW———型腔壁的温度,℃设θ=T-TW,则:将不同的特征方程代入(5)式,得到不同的特征解,即:由于冷却时间的定义方法不同,即开模温度的选取不同,所以推导出的冷却时间计算公式也不同.目前,国内外对开模温度点的选取主要有以下两种:(1)以成型制件最大壁厚中心部分温度达到开模温度计算冷却时间。选取图1中的C点温度作为开模温度TC,即x=0时,T=TC代入(7)式得:(2)取模腔壁与塑件中心的平均温度作为开模温度,即x=S/2,T=TC=(TH-TW)/2,取n=1代入(7

4、)式得:下面对上述两种开模温度点的选取方法作一分析。第1种方法:选取C点的温度作为开模温度,这时开模后塑件内外面的温度都达到固化温度以下,脱模后塑件不会产生变形,从而保证了质量,但计算出的冷却时间相对较长,与实际生产不相符。第2种方法:简单地认为塑件在模具中的冷却温度分布是线性的。实验表明,塑件在模具中的冷却温度分布并非线性,而是如图2所示。当把冷却温度看成线性时,选取塑件S/2深处的平均温度Td=(TH+TW)/2作为开模温度,该温度对应于塑件冷却线上应是e点,e点距塑件表面距离L

5、到冷却固化的厚度还不足一半,脱模后塑件容易产生较大的变形,尤其对精密注塑件,对塑件质量影响较大。因此选取合理的脱模温度点需要进一步探讨。根据塑件在模腔内冷却时的温度分布图,现选取塑件每个表面有1/3厚度达到固化温度作为开模依据,即当x<2S/3时,T=TC代入(7)式得:取n=2代入(10)式,t值仍为(11)式,这说明t值的舍入误差为一较小的值,计算结果更为准确.(11)式为利用塑料制品每个表面1/3厚度处达到固化温度作为开模温度,而推导的注塑件成型所需冷却时间计算公式。经试验证明,利用上述公式指导注塑

6、件的生产,既能保证塑件的质量,又能缩短注射成型周期,提高生产率。