1、2022-11-27南京理工大学机械工程学院3.10 3.10 温度调节系统设计温度调节系统设计2022-11-27南京理工大学机械工程学院3.10.1 模具温度控制的必要性模具温度控制的必要性 模具温度是否模具温度是否合适、均匀与稳定合适、均匀与稳定，对塑料熔体的，对塑料熔体的充模流充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度动、固化定型、生产效率及塑件的形状、外观和尺寸精度都有重要的影响。都有重要的影响。模具温度模具温度 是指模具型腔和型芯的表面温度。是指模具型腔和型芯的表面温度。改善成型性能改善成型性能 每一种塑料都有其适宜的成型温度，从改善塑料的成型每一种塑料都有其适宜的成
2、型温度，从改善塑料的成型性能出发，希望模具的温度要合适。性能出发，希望模具的温度要合适。模温模温 塑件在脱模后变形塑件在脱模后变形模温模温 塑料的流动性塑料的流动性模温模温 直接影响塑件的冷却定型时间，进而影响塑件直接影响塑件的冷却定型时间，进而影响塑件的成型周期的成型周期 2022-11-27南京理工大学机械工程学院模具温度控制的必要性模具温度控制的必要性 改善成型性能改善成型性能 稳定尺寸精度稳定尺寸精度模具温度波动大，塑料的成型收缩率的变化也大模具温度波动大，塑料的成型收缩率的变化也大 塑件的尺寸分散范围也大塑件的尺寸分散范围也大 模具的温度要稳定模具的温度要稳定 防止塑件变形防止塑件变
3、形模具型腔各个部位的温度差异较大模具型腔各个部位的温度差异较大 塑件各个部位的收缩率不均匀塑件各个部位的收缩率不均匀 塑件容易发生翘曲变形塑件容易发生翘曲变形 模具的温度要平衡模具的温度要平衡 提高表面质量提高表面质量2022-11-27南京理工大学机械工程学院模具温度控制的必要性模具温度控制的必要性 改善成型性能改善成型性能 稳定尺寸精度稳定尺寸精度 防止塑件变形防止塑件变形 提高表面质量提高表面质量 提高生产效率提高生产效率 模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的据统计，模具的冷却时间约占整个
4、注射成形周期的2 23 3至至4 45 5，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。生产效率的关键。2022-11-27南京理工大学机械工程学院3.10.2 模具温度控制的方法模具温度控制的方法 注入模具中的熔融塑料一般温度都比较高，必须在模注入模具中的熔融塑料一般温度都比较高，必须在模具内冷却固化才能成为塑件。具内冷却固化才能成为塑件。在这个过程中，熔融塑料所释放出来的热量对模具有在这个过程中，熔融塑料所释放出来的热量对模具有一定的加热作用，考虑到模具热量的对外辐射，模具可一定的加热作用，考虑到模具热量的对外辐射，模具可能会在某一温度范围
5、内达到平衡。能会在某一温度范围内达到平衡。如果平衡温度范围高于塑料成形要求的模具温度，就如果平衡温度范围高于塑料成形要求的模具温度，就必须对模具采取冷却措施；反之，则需对模具采取加热必须对模具采取冷却措施；反之，则需对模具采取加热措施。措施。2022-11-27南京理工大学机械工程学院3.10.3 影响模具温度的因素影响模具温度的因素 塑料的流动性塑料的流动性 对于粘度低、流动性好的塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、对于粘度低、流动性好的塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等，一般要求模温不太高，所以经常聚苯乙烯、聚酰胺等，一般要求模温不太高，所以经常需要对模具采取冷却措施。需要对模具采取冷却措
6、施。对于粘度高、流动性差的塑料，例如聚碳酸酯、聚枫、对于粘度高、流动性差的塑料，例如聚碳酸酯、聚枫、聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等，为了提高充模性能，一般聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等，为了提高充模性能，一般要求有较高的模具温度，因此经常需要对模具进行加热。要求有较高的模具温度，因此经常需要对模具进行加热。2022-11-27南京理工大学机械工程学院3.10.3 影响模具温度的因素影响模具温度的因素 塑料的玻璃化温度塑料的玻璃化温度 模具温度必须低于塑料的玻璃化温度塑料才会固化定模具温度必须低于塑料的玻璃化温度塑料才会固化定型，而不同的塑料的玻璃化温度是不同的，所以可以型，而不同的塑料的玻璃化温度是不同的
7、，所以可以采用的模具温度也就不同。采用的模具温度也就不同。塑料的粘流温度塑料的粘流温度 粘流温度比较低的塑料，为了提高生产效率，可以采粘流温度比较低的塑料，为了提高生产效率，可以采用较低的模温；而对于粘流温度比较高的塑料，成形用较低的模温；而对于粘流温度比较高的塑料，成形时模具温度就不能太低。时模具温度就不能太低。塑件的结构塑件的结构 对于流程长、璧厚较小的塑件，一般应该采用较高的对于流程长、璧厚较小的塑件，一般应该采用较高的模温；反之，则可以采用较低的模温；模温；反之，则可以采用较低的模温；2022-11-27南京理工大学机械工程学院3.10.43.10.4模具冷却装置的设计模具冷却装置的设
8、计 模具冷却一般是在模具型腔周围或型芯内部开设冷却模具冷却一般是在模具型腔周围或型芯内部开设冷却通道，然后在其中通入冷却介质，依靠冷却介质的流动通道，然后在其中通入冷却介质，依靠冷却介质的流动带走模具的部分热量，从而达到控制模具温度的目的。带走模具的部分热量，从而达到控制模具温度的目的。冷却介质冷却介质 压缩空气压缩空气常温水常温水 冷冻水冷冻水2022-11-27南京理工大学机械工程学院1.1.影响冷却效果的因素影响冷却效果的因素（1 1）模具材料）模具材料 热导率愈高，吸收热量愈迅速，冷却得愈快。热导率愈高，吸收热量愈迅速，冷却得愈快。（2 2）冷却介质温度及流动状态）冷却介质温度及流动状
9、态尽量减小冷却水出、入口温差，一般控制在尽量减小冷却水出、入口温差，一般控制在55以内；以内；在通道中流速以尽可能高为好；在通道中流速以尽可能高为好；流动状态以湍流为好。流动状态以湍流为好。（3 3）模塑材料（塑料）模塑材料（塑料）对热导率低的塑料，加入填充剂、改型剂进行改善。对热导率低的塑料，加入填充剂、改型剂进行改善。对成形时释放出热量多的塑料，应加强冷却。对成形时释放出热量多的塑料，应加强冷却。2022-11-27南京理工大学机械工程学院1.1.影响冷却效果的因素影响冷却效果的因素（4 4）塑件的厚度）塑件的厚度塑件璧厚越厚，传热阻力越大塑件璧厚越厚，传热阻力越大 ，因此应加强冷却。，因
10、此应加强冷却。（5 5）冷却回路的布置）冷却回路的布置 冷却回路的分布状态、冷却水孔的孔径和位置、冷却回路的分布状态、冷却水孔的孔径和位置、与成型零件表面的距离等。与成型零件表面的距离等。（6 6）模具温度的要求）模具温度的要求选择合适的模温不仅有利于缩短成形周期，而且选择合适的模温不仅有利于缩短成形周期，而且 有利于提高塑件质量，减少废品率。有利于提高塑件质量，减少废品率。设计时应综合考虑上述因素的影响，抓住主要矛盾。设计时应综合考虑上述因素的影响，抓住主要矛盾。2022-11-27南京理工大学机械工程学院2 2冷却参数计算冷却参数计算（1 1）传热面积的计算）传热面积的计算假设塑料在模具内
11、释放的热量全部由冷却水带走，假设塑料在模具内释放的热量全部由冷却水带走，则模具冷却时所需冷却水的体积流量则模具冷却时所需冷却水的体积流量 )(6043TTCGVt式中式中查表查表3-163-16可确定冷却管道的通径可确定冷却管道的通径2022-11-27南京理工大学机械工程学院（1 1）传热面积的计算）传热面积的计算冷却水孔的总传热面积冷却水孔的总传热面积 式中式中)(360065TTGAt2022-11-27南京理工大学机械工程学院（2 2）冷却水孔的长度的计算）冷却水孔的长度的计算如果冷却水道的孔径受模具结构限制应经确定，如果冷却水道的孔径受模具结构限制应经确定，则对于圆形冷却水孔，冷却水
12、孔的长度为则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的长度为式中式中)()(36008.0BWtTTvdGL2022-11-27南京理工大学机械工程学院（3 3）冷却水孔的数量的计算）冷却水孔的数量的计算如果冷却水道的孔径受模具结构限制已经确定，如果冷却水道的孔径受模具结构限制已经确定，则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的数量为则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的数量为ldAnnVd900如果冷却水道的数量受模具结构限制已经确定，所需体如果冷却水道的数量受模具结构限制已经确定，所需体积流量、流速已知，则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的积流量、流速已知，则对于圆形冷却水孔，冷却水孔的孔径为孔径为2022-11-27南京理工大
13、学机械工程学院3 3冷却回路的设计要点冷却回路的设计要点（1 1）冷却水孔数量尽可能多、孔径尽可能大）冷却水孔数量尽可能多、孔径尽可能大 水孔数量多、孔径大时，水孔数量多、孔径大时，型腔表面温度分布均匀型腔表面温度分布均匀 水孔数量少、孔径小时，水孔数量少、孔径小时，型腔表面温度分布不均匀型腔表面温度分布不均匀 2022-11-27南京理工大学机械工程学院3 3冷却回路的设计要点冷却回路的设计要点（2 2）冷却水孔距型腔表面的距离应尽可能相等）冷却水孔距型腔表面的距离应尽可能相等塑件冷却不匀时塑件冷却不匀时容易发生翘曲变形容易发生翘曲变形 塑件冷却均匀时收缩塑件冷却均匀时收缩均匀不会发生翘曲变
14、形均匀不会发生翘曲变形 2022-11-27南京理工大学机械工程学院3 3冷却回路的设计要点冷却回路的设计要点（3 3）对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却）对热量积聚大，温度上升高的部位应加强冷却 对浇口部位的冷却必须适当。过分的冷却不仅会影对浇口部位的冷却必须适当。过分的冷却不仅会影响熔体的顺利填充和补料，而且可能会造成塑件与响熔体的顺利填充和补料，而且可能会造成塑件与料把的分离困难。料把的分离困难。2022-11-27南京理工大学机械工程学院3 3冷却回路的设计要点冷却回路的设计要点（4 4）降低冷却水出、入口处的温度差）降低冷却水出、入口处的温度差（5 5）冷却水孔应避免设置在熔体
15、合流处）冷却水孔应避免设置在熔体合流处（6 6）合理确定冷却水接头位置）合理确定冷却水接头位置（7 7）冷却水道要便于加工和清理）冷却水道要便于加工和清理（8 8）处理好水道的密封）处理好水道的密封一般模具控制在一般模具控制在55以内；精密模具控制在以内；精密模具控制在2 2 左右。左右。主要从制作方便、尽量减少多操作过程的影响。主要从制作方便、尽量减少多操作过程的影响。水孔直径水孔直径812mm812mm、直通道、镶嵌结构、直通道、镶嵌结构2022-11-27南京理工大学机械工程学院4 4常见的冷却回路结构常见的冷却回路结构（1 1）用于扁平塑件成型的冷却回路）用于扁平塑件成型的冷却回路 2
16、022-11-27南京理工大学机械工程学院4 4常见的冷却回路结构常见的冷却回路结构（2 2）用于中等高度塑件成型的冷却回路）用于中等高度塑件成型的冷却回路环形冷却水槽环形冷却水槽 凸模冷却水槽结构凸模冷却水槽结构 2022-11-27南京理工大学机械工程学院4 4常见的冷却回路结构常见的冷却回路结构（3 3）用于大尺寸塑件成型的冷却回路）用于大尺寸塑件成型的冷却回路2022-11-27南京理工大学机械工程学院4 4常见的冷却回路结构常见的冷却回路结构（4 4）用于细长塑件成型的冷却回路）用于细长塑件成型的冷却回路1-1-支承板支承板 2-2-密封圈密封圈 3-3-型芯固定板型芯固定板 4-4
17、-型芯型芯 5-5-水管水管 6-6-推件板推件板 7-7-凹模板凹模板2022-11-27南京理工大学机械工程学院4 4常见的冷却回路结构常见的冷却回路结构（4 4）用于细长塑件成型的冷却回路）用于细长塑件成型的冷却回路1-1-进水管进水管 2-2-支承板支承板 3-3-型芯型芯 4-4-型芯固定板型芯固定板 5-5-凹模板凹模板 6-6-密封圈密封圈 7-7-铍铜杆铍铜杆 8-8-推件板推件板型芯小无法开设冷却水道时，型芯小无法开设冷却水道时，利用铍铜良好的导热性进行冷却利用铍铜良好的导热性进行冷却2022-11-27南京理工大学机械工程学院大作业大作业零件如图所示。材料为零件如图所示。材
18、料为ABSABS，材料的主要参数如下：，材料的主要参数如下：密度密度 1.021.16kg/dm1.021.16kg/dm3 3 收缩率收缩率 0.20.4%0.20.4%模具温度模具温度 50805080 注射压力注射压力 60100MPa60100MPa 塑件壁厚塑件壁厚 1.55.0mm1.55.0mm 脱模斜度脱模斜度 351351 注射行程注射行程 L/t=160280L/t=160280 按照模具设计的一般程序，完成注射模设计，包括：设按照模具设计的一般程序，完成注射模设计，包括：设计依据说明、相关的计算、模具的装配结构、成形零件计依据说明、相关的计算、模具的装配结构、成形零件的零件图等。的零件图等。
