注塑成型工藝第十章注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-03 14:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ． ℃ )； δs—— 隔熱墊厚度， m； λs—— 隔熱材料的熱導(dǎo)率，石棉板約為 0． 561 kJ／ (． ℃ )； λM—— 模具材料的熱導(dǎo)率， kJ／ (mh． ℃ )；參見表 107； HM—— 模具總高度的一半， m。 3．模板的熱傳導(dǎo)阻力 型腔內(nèi)塑件的絕大部分熱量 Q2是通過(guò)模板由型腔壁傳遞給冷卻水管壁的。在兩個(gè)平面間流動(dòng)的熱量可用傅里葉方程予以描述 ???? ??2Q(1029) 式中 λ—— 模板的熱導(dǎo)率， KJ/(.℃ )； δ—— 模具型腔壁與冷卻水管壁之間的距離， m； φ—— 型腔與冷卻水管壁之間的傳熱面積， m2； θ3M—— 型腔壁的平均溫度， ℃ ； θ4M—— 冷卻水管壁的平均溫度， ℃ ； Δθ—— 兩平行平面間的溫差， ℃ 。 ??????????????????????Rv= ?????????值得注意的是，式 (10—29)僅適用于具有相同進(jìn)口及出口截面的兩平行平面的傳熱情況，在注射模中型腔壁并不一定與冷卻水管壁的面積相等。為此，以型腔壁 (a b)為熱表面，冷卻水管壁 (A B)為冷表面，圖 10— 3，建立熱阻數(shù)學(xué)模型如下 從式（ 1029）知，當(dāng) Q2一定時(shí)， 的值越大，溫差越 大， 將 定義為熱傳導(dǎo)力，以 Rv(h.℃ /KJ)表示，即 （ 1030） ? ?xdxdRv ??1?(1031) 則型腔壁與冷卻水管壁之間的熱阻為 ? ??? ? ?? 01 xdxR v (1032) 求解式（ 1032），得 ? ? ? ? ???????????????? aBAbabBbaAR v lg ?? (A/B≠a/b) （ 1033） 或者 aBR v ?? ?（ A/B=a/b時(shí)） 對(duì)于型芯內(nèi)部的冷卻水管，圖 10— 4，用類似方法可得 Rv為 ?????????12lg2ddlR cv ??(1035) 式中 c—— 型芯長(zhǎng)度， m； d d2—— 分別為型芯 內(nèi)、外徑， m； 型芯內(nèi)徑在這時(shí)即為冷卻水管的直徑。 注射模中，圍繞著型腔往往有多個(gè)冷卻水管，該型腔與每一個(gè)冷卻水管之間熱阻單獨(dú)計(jì)算，則相應(yīng)的總熱阻為 ???ni viv RR 111（ 1036） 式中 Rv—— 總熱阻； Rvi—— 型腔與每個(gè)水管之間的熱阻； n—— 型腔所對(duì)應(yīng)的冷卻管道數(shù)。 因此，此時(shí)可將式 (1029)改寫為 vMM RQ 234 ?? ??(1037) 式中 Q2—— 每小時(shí)冷卻水應(yīng)帶走的熱量， KJ/h； Rv—— 總熱阻， h℃ /KJ； θ3M—— 型腔壁的平均溫度， ℃ θ4M—— 冷卻水管壁的平均溫度， ℃ 4．由冷卻管道帶走的熱量 Q2 單位時(shí)間內(nèi)制件中由冷卻水管帶走的熱量 Q2應(yīng)為 Q2=Q一 (Qc+QR+QL) 式中 Q—— 型腔內(nèi)需傳遞的總熱量。 模具工作過(guò)程中， Q2應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，因此分解為Q2G和 Q2K兩部分，其表達(dá)式分別為 ? ?? ? ???????????KLRcKKGLRcGG22 (1039) 仿照式 (10— 18)有 ?????11QNGNGQKKGG (1040) 式中 QG和 QK—— 凹模和型芯所要帶走的熱量； GG,和 GK—— 凹模和型芯所要承擔(dān)的制件重量， kg。 GG, 、 GK的計(jì)算方法： ① 以塑件壁厚的中性面作為凹模和型芯冷卻的交界面來(lái)計(jì)算。 ② 圓筒形塑件，實(shí)驗(yàn)表明約 Q2被凹模帶走， Q2被型芯帶走。 ③ 采用如下分配方案 ?????2222KG（ 1041）。 ④ 根據(jù)塑件形狀，凹模與型芯的冷卻管道設(shè)置的情況，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)和冷卻原則的指導(dǎo)，來(lái)分配 Q2G和 Q2K，以符合實(shí)際情況。 5．冷卻過(guò)程中塑件和模壁的溫度 設(shè)在冷卻過(guò)程中塑件的溫度為 θ模壁的溫度為 θ3，它們之間存在著溫度差， Q2才從模具中通過(guò)冷卻系統(tǒng)散發(fā)出去， Q1與 (θ1— θ3)的關(guān)系可由下式確定 ? ? ??? MzfhQ 3121 ?? 即 ? ? ? ???? zM fhQ 2231 /?? （ 1042） 式中 fz—— 塑件的表面積 (m2)； β—— 有效傳熱率；， t1為注射時(shí)間 (s)； t2為冷卻時(shí)間 (s)，t3為注射周期； h2—— 塑件與模具間的傳熱系數(shù)， h2可取 11 549kJ／(m2h． ℃ )； (θl— θ3)M—— 塑件與型腔壁溫差的平均值 注意：式 (1042)用的是 (θ1— θ3)M，不是 (θ1— θ3)。原因：注射過(guò)程中， θ1從 θlmax→θ1min ，而 θ3從 θ3min→θ3max→θ3min ，呈周期性變化，須采用平均溫度的概念來(lái)表征該冷卻過(guò)程的溫度水平。 如果凹模和型芯與塑件的接觸面積分別為 fG和 fK，則有 ? ? ? ?? ? ? ??????????????KKMKGGMGfQfQ154 9/154 9/231231 （ 1043） 由傳熱學(xué)可知，當(dāng)兩種介質(zhì)進(jìn)行熱變換時(shí)，一處溫度升高，另一處溫度降低，它們的溫差平均值應(yīng)采用對(duì)數(shù)平均值，即 ? ? ? ? ? ?? ????????????????ma x3mi n1mi n3ma x1ma x3mi n1mi n3ma x131ln?????????? M 也即 ? ? ? ? ? ?? ????????????????ma x3mi n1mi n3ma x1ma x3mi n1mi n3ma x131lg??????????M（ 1044） 式中 θ1max—— 塑料熔體注入溫度， ℃ ； θ1min—— 塑件脫模溫度， ℃ ； θ3max—— 型腔壁溫度波動(dòng)的上限， ℃ ； θ3min—— 型腔壁溫度波動(dòng)的下限， ℃ 。 從式 (1037)知， θ3M為型腔壁的平均溫度，設(shè)型腔壁溫度的波動(dòng)值為 θ3a，則有 aM 33m in3 ??? ?? (1045) aM 33m a x3 ??? ?? (1046) 式 (1044)中，塑料熔體注入溫度 θlmax由注射工藝確定，每一種塑料的型腔壁最佳平均溫度 θ3M可以選定，型腔壁中實(shí)際溫度波動(dòng)值 θ3a(比如177。 10℃ )也可以設(shè)定，由式 (1045)和式 (1046)得到 θ3min和 θ3max(注意θ3min應(yīng)大于冷卻水人口溫度 )， (θl— θ3)M可由式 (1042)或式 (1043)求得，于是用式 (1044)求出制件脫模溫度 θlmin。 因式 (1044)不便于計(jì)算，圖 105給出了基于式 (1044)的曲線圖，由橫坐標(biāo) (θ1—θ3)M上與縱坐標(biāo) (θ1max—θ3min)上兩數(shù)值的交點(diǎn)，就可找到差值 (θlmin—θ3max)，從而也就得到了θ1min。 由上法獲得的制件脫模溫度θ1min若過(guò)高 (高于合理的推出溫度 )，可改變 θ3a的值，重新計(jì)算，以減小 θ1min。 qv、管徑 d和流速 v 由冷卻水管帶走的熱量 Q2將使冷卻水溫度上升，由傳熱公式 ? ?ino utv cqQ 5512 ??? ??有 ? ?ino utv cQq5512??? ??式中 qv—— 所需冷卻水的體積流量， m3/h； θ5out—— 冷卻水出口溫度， ℃ ； θ5in—— 冷卻水人口溫度， ℃ ； ρ—— 冷卻水平均溫度 θ5M時(shí)水的密度， kg／ m3； ， c1—
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