第十一章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)

2023年1月14日梅須遜雪三分白,雪卻輸梅一段香。

——羅梅坡

2023年1月14日目的與要求：重點(diǎn)和難點(diǎn)：1.要求掌握加熱與冷卻裝置設(shè)計(jì)計(jì)算2.掌握設(shè)計(jì)原則理論與實(shí)際相結(jié)合2023年1月14日§11.1.1、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(jìn)行?！承崴苄运芰弦残杈S持80度以上的模溫，如聚甲醛、聚苯醚等。1.加熱※大型模具要預(yù)熱?！鶡崃鞯滥＞叩膹V泛使用?！?1.1、模具溫度及塑料成型溫度2023年1月14日模塑周期主要取決于冷卻定型時(shí)間（約占80%），通過(guò)降低模溫來(lái)縮短冷卻時(shí)間，是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。11.1.2、模具溫度與塑料成型溫度的關(guān)系

如表所示§11.1.1、模具加熱與冷卻的目的2.冷卻§11.1、模具溫度及塑料成型溫度2023年1月14日塑料流動(dòng)性差，塑件輪廓不清晰，表面無(wú)光澤；熱固性塑料則固化不足，性能?chē)?yán)重下降。模溫過(guò)高易造成溢料粘模，塑件脫模困難，變形大；熱固性塑料則過(guò)熟。11.1.2、模具溫度及塑料成型溫度§11.1、模具溫度及塑料成型溫度2023年1月14日型芯型腔溫差過(guò)大，塑件收縮不均、內(nèi)應(yīng)力增大、塑件變形、尺寸不穩(wěn)定。11.1.2、模具溫度及塑料成型溫度2023年1月14日冷卻介質(zhì)：水、壓縮空氣、冷凍水、油冷卻回路的尺寸確定冷卻通道設(shè)計(jì)原則冷卻裝置的形式§11.2、冷卻回路尺寸的確定2023年1月14日1、冷卻回路所需總表面積A—冷卻回路總表面積m2M—單位時(shí)間注入模具樹(shù)脂質(zhì)量kg/hq—單位質(zhì)量樹(shù)脂在模具內(nèi)釋放熱量J/kg（如書(shū)上表11.3）α—冷卻水表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)w/(m2.k)θm—模具成型表面溫度℃θw—冷卻水平均溫度℃§11.2、冷卻回路尺寸的確定2023年1月14日冷卻水表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)α(w/(m2.k))的計(jì)算ρ—冷卻水在該溫度下的密度kg/m2Φ—與冷卻水溫有關(guān)的物理系數(shù)（如書(shū)上表11.4）λ—熱導(dǎo)率（J/(cm2.s.℃)）（w/(cm2.℃)）ν—冷卻水流速m/sd—冷卻水孔直徑m§11.2、冷卻回路尺寸的確定2023年1月14日2、冷卻回路的總長(zhǎng)度L—冷卻回路的總長(zhǎng)度，mA—冷卻回路總表面積，m2d—冷卻水孔直徑，m冷卻水孔直徑的確定：水孔直徑不能大于14mm，否則水流狀態(tài)難以成為湍流(紊流)，塑件平均壁厚2mm，水孔直徑取8～10mm，塑件平均壁厚2～4mm，水孔直徑取10～12mm§11.2、冷卻回路尺寸的確定2023年1月14日3、冷卻水體積流量的計(jì)算c—冷卻水比熱，mρ—冷卻水密度，m2θ1—冷卻出口處溫度，℃θ2—冷卻入口處溫度，℃qv—冷卻水體積流量，m3/minM—單位時(shí)間內(nèi)射入模具內(nèi)的塑指質(zhì)量，kg/hq—單位時(shí)間內(nèi)塑脂質(zhì)在模具內(nèi)釋放的熱量，J/h§11.2、冷卻回路尺寸的確定2023年1月14日1.冷卻通道設(shè)計(jì)原則⑴、冷卻水孔相對(duì)位置尺寸

d=(8～12)mmL≥10mmL1=(1～2)dL2=(3～5)d冷卻水孔離表面距離相近。⑵、模具結(jié)構(gòu)允許，冷卻孔盡量大、多，使冷卻更均勻?！?1.3.1.冷卻水回路布置§11.3、模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)2023年1月14日⑶、冷卻孔要避開(kāi)塑件的熔接痕部位?！?1.3.1.冷卻水回路布置§11.3、模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)1.冷卻通道設(shè)計(jì)原則2023年1月14日⑷、澆口處、型芯加強(qiáng)冷卻？如書(shū)上圖11.3⑸、冷卻孔出入口溫差盡量小。如書(shū)上圖11.4⑹、冷卻孔應(yīng)沿著熟料收縮方向設(shè)置。如書(shū)上圖11.5⑺、冷卻通道不應(yīng)通過(guò)鑲塊和鑲塊接縫處，以防止漏水§11.3.1.冷卻水回路布置§11.3、模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)1.冷卻通道設(shè)計(jì)原則2023年1月14日1、直流式與直流循環(huán)式。如書(shū)上圖11.62、循環(huán)式。如書(shū)上圖11.73、噴流式。如書(shū)上圖11.84、隔板式。如書(shū)上圖11.95、特深腔塑件的冷卻。如書(shū)上圖11.106、間接冷卻。如書(shū)上圖11.11§11.3.2.常見(jiàn)冷卻水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)§11.3、模具冷卻裝置的設(shè)計(jì)2023年1月14日模具加熱方式：熱水、熱油、水蒸汽、煤氣、天然氣、電加熱等電加熱有電阻加熱、工頻加熱，電阻加熱為常用方式§11.4.1.模具加熱方式§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2023年1月14日1、常用電阻加熱方式⑴、電熱絲直接加熱將選擇好的電熱絲放人絕緣瓷管中裝人模板的加熱孔，通電后就可對(duì)模具加熱。這種加熱方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，但電熱絲與空氣接觸后易氧化，壽命較短，同時(shí)也不太安全?！?1.4.1.模具加熱方式§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2023年1月14日將電熱絲繞制在云母片上，再裝夾在特制的金屬外殼中，電熱絲與金屬外殼之間用云母片絕緣，將它圍在模具外側(cè)對(duì)模具進(jìn)行加熱。電熱圈加熱的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換方便；缺點(diǎn)是耗電量大。這種加熱裝置主要適合于壓縮模和壓注模?！?1.4.1.模具加熱方式§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、常用電阻加熱方式⑵、電熱圈加熱。如圖2023年1月14日電熱棒是一種標(biāo)準(zhǔn)的加熱元件，電熱棒加熱的特點(diǎn)是使用和安裝都很方便。§11.4.1.模具加熱方式§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、常用電阻加熱方式⑶、電熱棒加熱。如書(shū)上圖11.22023年1月14日一、對(duì)模具電加熱的要求⑴、電阻加熱元件功率大小適中。過(guò)小……；過(guò)大……加熱后效問(wèn)題。⑵、合理布置加熱元件，均勻溫度。⑶、保持穩(wěn)定溫度。如采用雙聯(lián)加熱器？§11.4.2.模具加熱裝置的要求與計(jì)算§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2023年1月14日⑴、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法其中：g—單位模具重量所需的電功率W/kg。查表11.5

T2-T1—模具加熱前后的溫度差?！?/p>

M—模具重量。KgP—加熱模具所要的加熱模具所要的電功率,W或電熱棒規(guī)格參數(shù)參考表11.6§11.4.2.模具加熱裝置的要求與計(jì)算§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、模具加熱裝置的計(jì)算2023年1月14日⑴、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法§11.4.2.模具加熱裝置的要求與計(jì)算§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、模具加熱裝置的計(jì)算2023年1月14日⑵、理論計(jì)算法P—加熱模具所要的總功率，kwm—模具的質(zhì)量，kgCp—模具材料的定壓比熱容，kJ/（kg*K）θ1、θ2----模具初始溫度與模具要求加熱后的溫度，

η—加熱元件的效率t---加熱時(shí)間2、模具加熱裝置的計(jì)算§11.4.2.模具加熱裝置的要求與計(jì)算2023年1月14日3.電阻加熱的計(jì)算已知：壓縮?？傊亓浚簃=200Kg模具成型溫度T2=155℃

室溫T1=20℃

。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法§11.4.2.模具加熱裝置的要求與計(jì)算§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2023年1月14日

查表11.5取：g=30(中型模具)，m=200Kg，成型溫度T2=155℃

室溫T1=20℃

。結(jié)論：可以取800W的電熱棒8根其長(zhǎng)度和直徑查表11.6并根據(jù)模板尺寸確定。按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法§11.4.2.模具加熱裝置的要求與計(jì)算§11.4、模具加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.電阻加熱的計(jì)算原題2023年1月14日結(jié)束溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)束請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)并做完作業(yè)2023年1月14日塑脂成型加工溫度、模具溫度及收縮率材料標(biāo)稱加工溫度模具溫度收縮率材料標(biāo)稱加工溫度模具溫度收縮率[℃][℃][％][℃][℃][％]聚苯乙烯PS180-280100.3-0.6丙酸纖維表素CP180-23050-800.5中、高沖擊性聚苯乙烯HI-PS170-2605-750.5-0.6聚碳酸醋PC280-32080-1000.8聚苯乙烯-丙烯腈SAN180-27050-800.5-0.7聚碳酸脂-GRPC-GR300-330100-1200.15-0.55丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS210-27550-900.4-0.7聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET260-2901401.2-2.0丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸ASA230-26040-900.4-0.6聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-GRPET-GR260-2901401.2-2.0低密度聚乙烯LDPE160-26050-701.5-5.0聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT240-26060-801.5-2.5高密度聚乙烯HDPE260-30030-701.5-3.0聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-GRPBT-GR250-27060-800.3-1.2聚丙烯PP250-27050-751.0-2.5尼龍6（聚酸胺6）PA6240-26070-1200.5-2.2聚本烯-GRPPGR260-28050-800.5-1.2尼龍6-GRPA6-GR270-29070-1200.3-1聚異丁烯PIB150-200尼龍6/6PA66260-29070-1200.5-2.5聚甲基戊烯PMP280-310701.5-3.0尼龍6/6-GRPA66-GR280-31070-1200.5-1.52023年1月14日塑脂成型加工溫度、模具溫度及收縮率材料標(biāo)稱加工溫度模具溫度收縮率材料標(biāo)稱加工溫度模具溫度收縮率[℃][℃][％][℃][℃][％]軟質(zhì)聚氯乙烯PVC-soft170-20015-50>0.5尼龍11PA11210-25040-800.5-1.5硬質(zhì)聚氯乙烯PVC-rigid180-21030-500.5尼龍12PA12210-25040-800.5-1.5聚氟亞乙烯PVDF250-27090-1003.0-6.0聚醚礬PSO310-390100-1600.7聚四氟乙烯PTFE320-360200-2303.5-6.0聚硫化亞苯PPS370>1500.2氟化乙烯基丙烯共聚物FEP熱塑性聚亞胺脂PUR195-23020-400.9聚甲基丙烯酸甲脂PMMA210-24050-700.1-0.8苯酚甲醛樹(shù)脂GPPF60-80170-1901.2聚甲醛POM200-210>901.9-2.3三聚氰胺甲醛GPMF70-80150-1651.2-2聚苯醚PPO250-30080-1000.5-0.7三聚氰胺酚甲醛MPF60-80160-1800.8-1.8聚苯醚-GRPPO-GR280-30080-100<0.7聚脂樹(shù)脂UP40-60150-1700.5-0.8醋酸纖維素CA180-320