一、模具溫度調(diào)節(jié)的重要性

(一)模具溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響

無論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計(jì)模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。溫度的調(diào)節(jié)是指對飲具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時(shí)兩者兼有，從而達(dá)到控制模品的自的。對具血進(jìn)的調(diào)書是指對損具進(jìn)行品神、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成工對于黏度低、流動性好的塑料，因?yàn)槌蓽氐囊笥嘘P(guān)。溫部不在好的或常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻，有時(shí)為了進(jìn)一步縮短在模內(nèi)聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等，為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，冷卻時(shí)間，亦可用冷水控制模溫。對于黏度高、流動性差的塑料例如聚碳酸酯，聚砜、因此經(jīng)常需要對模具加熱。

對于點(diǎn)流溫度或熔點(diǎn)鉸低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具冷卻;而對于高黏流溫度或高熔點(diǎn)的塑料，可用溫水控制模溫。對于熱固性塑料，模溫要求為150、 200℃,必須對模具加熱。流程長、壁厚較大的塑件，或者黏流溫度或熔點(diǎn)雖不高，但成型面積很大時(shí)，為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響充型，可對模具采取適當(dāng)?shù)募訜岽胧?。對于大型模具，為保證生產(chǎn)之前用較短時(shí)間達(dá)到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對模具進(jìn)行預(yù)熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時(shí)，可以不設(shè)置冷卻裝置而依靠自然冷卻。設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置后，有時(shí)會給注射生產(chǎn)帶來一些問題，例如，采用冷水調(diào)節(jié)模溫時(shí)，大氣中水分易凝聚在模型表壁，影響塑件表面質(zhì)量。而采用加熱措施后，模內(nèi)一些間隙配合的零件可能由于膨脹而使間隙減小或消失，從而造成卡死或無法工作，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以注意。

(二)模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系

模具溫度與生產(chǎn)效率的關(guān)系主要是由冷卻時(shí)間來體現(xiàn)的，塑件在模具內(nèi)停留冷卻的時(shí)間t2與溫差Δ0成反比關(guān)系，若要縮短塑件在模內(nèi)的停留冷卻時(shí)間以提高生產(chǎn)效率，就必須在工藝條件允許的情況下盡量增大塑料與型腔的溫差。但是，如果模具沒有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，模內(nèi)的熱量就會隨著注射次數(shù)的增加而逐漸積累，使模溫逐漸升高，導(dǎo)致Δ0減小，從而生產(chǎn)效率隨著塑件在模內(nèi)停留時(shí)間和成型周期的延長而下降，因此，模具內(nèi)設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是非常必要的。

二、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算

冷卻系統(tǒng)的計(jì)算包括熱傳導(dǎo)面積的計(jì)算、溫控介質(zhì)通道的尺寸和介質(zhì)用量的確定以及通道回路的排布等，這些工作仍是注射模設(shè)計(jì)中的一個難點(diǎn)，主要是理論方面缺乏熱傳導(dǎo)分析和熱計(jì)算基礎(chǔ)。近年來借助于計(jì)算機(jī)，已經(jīng)在這些方面取得了一定的成果和進(jìn)展，但有些問題仍需進(jìn)一步探討與完善。這里僅介紹注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路和設(shè)計(jì)原則。

(一)需要用冷卻水?dāng)U散的模具熱量塑料傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空氣中的模具熱據(jù)及模具傳給注射機(jī)熱址的差值即為用冷卻水?dāng)U散的模具熱量。

三、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與常見冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

(一)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

(1)冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。在冷卻水道數(shù)量和尺寸不同的條件下通入不同溫度的冷卻水后，模具內(nèi)的溫度分布情況。由圖可知，采用5個較大的水道孔時(shí)，型腔表面溫度比較均勻，出現(xiàn)60~60.05℃的變化，而同一型腔采用2個較小的水道孔時(shí)，型腔表面溫度出現(xiàn)53.33~58.38℃的變化，由此可以看出，為了使型腔表面溫度分布趨于均勻，防止塑件不均勻收縮和產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)盡量多設(shè)冷卻水道，并使用較大的截面尺寸。

(2)冷卻水道至型腔表面距高應(yīng)盡量相等 當(dāng)塑件壁序均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面好距)除，不是當(dāng)件不均勻時(shí)，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間雕也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm,常用12~15mm.

(3)澆口處加強(qiáng)冷卻 塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度很高，距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。

(4)冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 如果冷卻水道較長，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意。降低了出、入口冷卻水的溫差，提高了冷卻效果。

(5)冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置 對收縮率較大的塑料，例如聚乙烯，冷卻水道應(yīng)盡量沿著塑料收縮的方向設(shè)置。方形塑件采用澆口的冷卻水道，冷卻水道從澆口處開始，以方環(huán)狀向外擴(kuò)展。此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度;冷卻水道要易于加工清理，一般水道孔徑為10mm左右，冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易器的部位要加密封網(wǎng)等等。

(二)常見冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

塑料制件的形狀是多種多樣的，對于不同形狀的塑件，冷卻水道的位置與形狀也不一樣。

(1)淺型腔扁平塑件淺型腔扁平塑件在使用側(cè)澆口的情況下，通常采用在動、定模兩側(cè)與型腔表面等距離鉆孔的形式。

(2)中等深度的塑件 對于采用側(cè)澆口進(jìn)料的中等深度的殼形塑件，在凹模底部附近采用與型腔表面等距離鉆孔的形式，而在凸模中，由于容易儲存熱量，所以從加強(qiáng)冷卻角度出發(fā)，按塑件形狀銑出矩形截面的冷卻槽，如凹模也需加強(qiáng)冷卻。

(3)深型腔塑件深型腔塑件困難的是凸模的冷卻。在凹模一側(cè)從澆口附近進(jìn)水，水流沿矩形截面水槽和圓形截面水道圍繞型腔一周之后，從分型面附近的出口排出。凸模上采取加工出螺旋槽和一定數(shù)量的不通孔，每個不通孔用隔板分成底部連通的兩個部分,從而形成凸模的冷回路。這種隔板形式的冷卻水道加工麻煩，隔板與孔的配合要求緊，否則隔板容易轉(zhuǎn)動而達(dá)不到設(shè)計(jì)目的，所以大型深型腔塑件常常采用的冷卻水道。凸模及凹模均設(shè)置螺定式冷卻，所以大型深院白附近，水流分別流經(jīng)凸模與凹模的螺旋槽后在分型面附近流出，這種形式的冷卻水道冷卻效果特別好

(4)細(xì)長塑件 細(xì)長塑件的冷卻水道在細(xì)長的凸模上開設(shè)比較困難，常常采用噴射式水道或間接冷卻法。噴射式冷卻水道，在凸模中部開一個不通孔，不通孔中插入一管子，冷卻水流經(jīng)管子噴射到澆口附近的不通孔底部，然后經(jīng)過管子與凸模的間隙從出口處流出，使水流對凸模發(fā)揮冷卻作用。間接冷卻法的兩個例子。凸模用導(dǎo)熱性良好的鈹銅制造，然后用噴射式將水噴至凸模尾端進(jìn)行冷卻;將鈹銅的一端加工出翅片，把另一端插入凸模中，用來擴(kuò)大散熱面積，提高水流的冷卻效果。

四、模具加熱系統(tǒng)

當(dāng)注射成型工藝要求模具溫度在80℃以上時(shí)，模具中必須設(shè)置加熱裝置。模具加熱的方法很多，用熱水、熱油、蒸汽和電加熱等。如果介質(zhì)采用各種流體，其設(shè)計(jì)方法類似于冷卻水道。目前，普遍應(yīng)用的是電加熱溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

(一)電加熱的方式電加熱通常采用電阻加熱法，其加熱方式有以下三種：

(1)電阻絲直接加熱將選擇好的電阻絲放入絕緣瓷管中裝入模板內(nèi)，通電后就可對模其加熱。但電阻絲與空氣接觸后易氧化，壽命不長，也不太安金。

(2)電熱圈加熱將電阻絲繞制在云母片上，再裝夾在特制的金屬外殼中，電阻絲與金屬外殼之間用云母片絕緣，模具放在其中進(jìn)行加熱。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，更換方便，但缺點(diǎn)是耗電量大。這種加熱裝置更適于壓縮欖、壓注欖的加熱。

(3)電熱棒加熱 電熱棒是一種標(biāo)準(zhǔn)的加熱元件，它是由具有一定功率的電阻絲和帶有耐熱絕緣材料的金屬密封管構(gòu)成，使用時(shí)只要將其插入模板上的加熱孔內(nèi)通電即可，電熱棒加熱的特點(diǎn)是使用和安裝均很方便。

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