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一、模具溫度調節的重要性

(一)模具溫度及其調節系統對塑件質(zhì)量的影響

無(wú)論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內，塑料熔體的流動(dòng)性好，容易充滿(mǎn)型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩定，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(gè)合理的范圍內，必須設計模具溫度的調節系統。溫度的調節是指對飲具進(jìn)行冷卻或加熱，必要時(shí)兩者兼有，從而達到控制模品的自的。對具血進(jìn)的調書(shū)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(dòng)性好的塑料，因為成溫的要求有關(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(dòng)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(cháng)、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(guò)程中不至溫降太大而影響充型，可對模具采取適當的加熱措施。對于大型模具，為保證生產(chǎn)之前用較短時(shí)間達到工藝所要求的模溫，可設置加熱裝置對模具進(jìn)行預熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時(shí)，可以不設置冷卻裝置而依靠自然冷卻。設置溫度調節裝置后，有時(shí)會(huì )給注射生產(chǎn)帶來(lái)一些問(wèn)題，例如，采用冷水調節模溫時(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(wú)法工作，設計時(shí)應予以注意。

(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(lái)體現的，塑件在模具內停留冷卻的時(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(méi)有溫度調節系統，模內的熱量就會(huì )隨著(zhù)注射次數的增加而逐漸積累，使模溫逐漸升高，導致Δ0減小，從而生產(chǎn)效率隨著(zhù)塑件在模內停留時(shí)間和成型周期的延長(cháng)而下降，因此，模具內設置溫度調節系統是非常必要的。

二、冷卻系統的計算

冷卻系統的計算包括熱傳導面積的計算、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計中的一個(gè)難點(diǎn)，主要是理論方面缺乏熱傳導分析和熱計算基礎。近年來(lái)借助于計算機，已經(jīng)在這些方面取得了一定的成果和進(jìn)展，但有些問(wèn)題仍需進(jìn)一步探討與完善。這里僅介紹注射模冷卻系統設計的基本思路和設計原則。

(一)需要用冷卻水擴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及模具傳給注射機熱址的差值即為用冷卻水擴散的模具熱量。

三、冷卻系統的設計原則與常見(jiàn)冷卻系統的結構

(一)冷卻系統的設計原則

(1)冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大 型腔表面的溫度與冷卻水道的數量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。在冷卻水道數量和尺寸不同的條件下通入不同溫度的冷卻水后，模具內的溫度分布情況。由圖可知，采用5個(gè)較大的水道孔時(shí)，型腔表面溫度比較均勻，出現60~60.05℃的變化，而同一型腔采用2個(gè)較小的水道孔時(shí)，型腔表面溫度出現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)生殘余應力，在模具結構允許的情況下，應盡量多設冷卻水道，并使用較大的截面尺寸。

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

(3)澆口處加強冷卻 塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度很高，距澆口越遠溫度就越低，因此澆口附近應加強冷卻，通常將冷卻水道的入口處設置在澆口附近，使澆口附近的模具在較低溫度下冷卻，而遠離澆口部分的模具在經(jīng)過(guò)一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。

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

(5)冷卻水道應沿著(zhù)塑料收縮的方向設置 對收縮率較大的塑料，例如聚乙烯，冷卻水道應盡量沿著(zhù)塑料收縮的方向設置。方形塑件采用澆口的冷卻水道，冷卻水道從澆口處開(kāi)始，以方環(huán)狀向外擴展。此外，冷卻水道的設計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，冷卻水道的設計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(jiàn)冷卻系統的結構

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澆口的情況下，通常采用在動(dòng)、定模兩側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量的不通孔，每個(gè)不通孔用隔板分成底部連通的兩個(gè)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，否則隔板容易轉動(dòng)而達不到設計目的，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)細長(cháng)塑件 細長(cháng)塑件的冷卻水道在細長(cháng)的凸模上開(kāi)設比較困難，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(kāi)一個(gè)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(guò)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(gè)例子。凸模用導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(lái)擴大散熱面積，提高水流的冷卻效果。

四、模具加熱系統

當注射成型工藝要求模具溫度在80℃以上時(shí)，模具中必須設置加熱裝置。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，其設計方法類(lèi)似于冷卻水道。目前，普遍應用的是電加熱溫度調節系統。

(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，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(cháng)，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)是結構簡(jiǎn)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 電熱棒是一種標準的加熱元件，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成，使用時(shí)只要將其插入模板上的加熱孔內通電即可，電熱棒加熱的特點(diǎn)是使用和安裝均很方便。