【正文】 量等量地被凹模和型芯所吸收。但是極大多數(shù)塑件的模具都有一定高度的型芯以及包圍型芯的凹模，對于這類模具，凹模和型芯所吸收的熱量是不同的。這是因為塑件在固化時因收縮包緊在型芯上，塑件與凹模之間會形成空隙，這時絕大部分的熱量將依靠型芯的冷卻回路傳遞，加上型芯布置冷卻回路的空間小，還有推出系統(tǒng)的干擾，使型芯的傳熱變得更加困難。因此，在冷卻系統(tǒng)設(shè)計中，要把主要注意力放在型芯的冷卻上。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)先于推出機(jī)構(gòu)，這樣才能得到較好的冷效果。 簡單模具，可先設(shè)定冷卻水出入口的溫度，然后計算冷卻水的流量、冷卻管道直徑、保證湍流的流速及維持這一流速所需的壓力降便已足夠。復(fù)雜而又精密的模具，則應(yīng)做詳細(xì)計算。 生產(chǎn)批量大的普通模具和精密模具在冷卻方式上應(yīng)有差異，對于大批量生產(chǎn)的普通塑件，可采用快冷以獲得較短的循環(huán)注射周期。快冷：使冷卻管道靠近型腔布置，采用較低的模具溫度。精密塑件需要有精確的尺寸公差和良好的力學(xué)性能，須采用緩冷，即模具溫度較高，冷卻管道的尺寸和位置也應(yīng)適應(yīng)緩冷的要求。 模具中冷卻水溫度升高會使熱傳遞減小，精密模具出入口水溫相差應(yīng)在 2℃ 以內(nèi)，普通模具也不要超過 5℃ 。從壓力損失觀點出發(fā)，冷卻回路的長度應(yīng)在— ，回路的彎頭數(shù)目不希望超過 5個。圖 1010。 凹模與型芯的冷卻情況不同，一般應(yīng)采用兩條冷卻回路分別冷卻凹模與型芯。 當(dāng)模具僅設(shè)一個入水接口和一個出水接口時，應(yīng)將冷卻管道進(jìn)行串聯(lián)連接，若采用并聯(lián)連接，由于各回路的流動阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。當(dāng)需要并聯(lián)連接時，則需在每個回路中設(shè)置水量調(diào)節(jié)泵及流量計。 采用多而細(xì)的冷卻管道，比采用獨根大冷卻管道好。因為多而細(xì)的冷卻管道擴(kuò)大了模溫調(diào)節(jié)的范圍，但管道不可太細(xì)，以免堵塞，一般管道的直徑為 8～ 25mm。 收縮率大的塑件模具中，應(yīng)沿其收縮方向設(shè)置冷卻回路。圖 10— 11方形 PE塑件，采用中心直接澆口，從澆口的放射線及與其垂直的方向上均會引起收縮。此時應(yīng)在和收縮相對應(yīng)的中心部通冷卻水，外側(cè)通經(jīng)漩渦狀冷卻回路熱交換過的溫水 。 普通模具的冷卻水應(yīng)采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具溫度。小型塑件，由于其注射時間和保壓時間都較短，成型周期主要由冷卻時間決定，為了提高成型效率，可以采用經(jīng)過冷卻的水進(jìn)行冷卻，目前常用經(jīng)冷凍機(jī)冷卻過的 5～ 10℃ 水。用冷水進(jìn)行冷卻時，大氣中的水分會凝聚在型腔表面易引起塑件的缺陷，對此要加以注意。對流動距離長、成型面積大的塑件，為了防止填充不足或者變形，有時還得通熱水?？傊刈詈猛ㄟ^冷卻系統(tǒng)或者專門的裝置能任意調(diào)節(jié)。 1 合理地確定冷卻管道的中心距及冷卻管道與型腔壁的距離。圖 10— 12， (a)布置的冷卻管道間距合理，保證了型腔表面溫度均勻分布， (b)開設(shè)的冷卻管道直徑太小、間距太大，型腔表面的溫度變化很大 (53． 33~61． 65℃ )。冷卻管道與型腔壁的距離太大會使冷卻效率下降，而距離太小又會造成冷卻不均勻。 根據(jù)經(jīng)驗：一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的 1～ 2倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的 3— 5倍。 1 當(dāng)制件壁厚均勻時，應(yīng)盡可能使所有的冷卻管道孔到各處型腔表面的距離相等，圖 10— 13。當(dāng)塑件壁厚不均勻時，在厚壁處應(yīng)開設(shè)距離較小的冷卻管道，圖 10—14。 1 應(yīng)加強(qiáng)澆口處的冷卻。熔體充模時，澆口附近的溫度最高。一般來說，距澆口越遠(yuǎn)，溫度越低。澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，將冷卻回路的入口設(shè)在澆口處，冷卻水首先通過澆口附近，圖 10— 15。 (a)側(cè)澆口冷卻回路的布置， (b)多個點澆口冷卻回路的布置。 1 應(yīng)避免將冷卻管道開設(shè)在塑件熔合的部位。當(dāng)采用多澆口進(jìn)料或者型腔形狀復(fù)雜時，多股熔體在匯合處將產(chǎn)生熔合紋。在熔合紋處的溫度一般較其他部位的低，為了不致使溫度進(jìn)一步下降，保證熔合質(zhì)量，應(yīng)盡可能不在熔合紋部位開設(shè)冷卻管道。 1 進(jìn)口、出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)。為了不影響操作，通常將進(jìn)口、出口水管接頭設(shè)在注射機(jī)背面的模具一側(cè)。 1 注意水管的密封問題，以免漏水。冷卻管道應(yīng)避免穿過鑲塊，否則在接縫處漏水，若必須通過鑲塊時，應(yīng)加設(shè)套管密封。 第四節(jié) 冷卻回路的形式 一、凹模冷卻回路 ① 圖 10— 16最簡單的直流冷卻回路，采用軟管將直通的管道連接起來。這種單層的冷卻回路通常用于較淺的型腔。 ② 為了避免設(shè)置外部接頭，冷卻管道之間可以采用內(nèi)部鉆孔的方法溝通，非進(jìn)出口均用螺塞堵住，并用堵頭或隔板使冷卻水沿所規(guī)定的回路流動，圖 10— 17。 (a)用堵頭來控制冷卻水流向， (b)采用隔板來控制冷卻水流向。 (b)大面積的淺型腔，若采用單一的冷卻回路，則型腔左右兩側(cè)會產(chǎn)生明顯的溫差，因冷卻水從型腔一側(cè)流向另一側(cè)時溫度會逐漸增加。改進(jìn)方法：采用兩條左 右對稱的冷卻回路，且兩條冷卻回路的入口均靠近澆口處，保證型腔表面的溫度分布均勻。 ③ 冷卻回路應(yīng)盡可能按照型腔的形狀布置，對于側(cè)壁較厚的型腔，如圓筒形和矩形塑料制件凹模型腔，通常分層設(shè)置布局相同的矩形冷卻回路，對型腔側(cè)壁進(jìn)行冷卻，圖1018。 ④ 凹模通常是以鑲塊的形式鑲?cè)肽０逯械?。對于矩形鑲塊，仍可像上述的例子在模板上或者在鑲塊上用鉆孔的方法得到矩形冷卻回路。對于圓形鑲塊，一般不宜在鑲塊上鉆出冷卻孔道，此時可在圓形鑲塊的外圓上開設(shè)環(huán)形冷卻水溝槽，圖 10— 19。 (a)結(jié)構(gòu)比 (b)好， (a)中冷卻水與三個傳熱表面相接觸，而 (b)中冷卻水只與一個傳熱表面接觸。 二、型芯冷卻回路 很淺的型芯，型芯的下部開設(shè)單層冷卻回路，圖 1020；中等高度的型芯，可在型芯上開出一排矩形冷卻溝槽構(gòu)成冷卻回路，圖 1021；較高的型芯，用單層冷卻回路已不能使冷卻水迅速地冷卻型芯的表面，應(yīng)設(shè)法使冷卻水在型芯內(nèi)循環(huán)流動。 1．臺階式管道冷卻法 圖 10— 18，型芯內(nèi)靠近表面的部位開設(shè)出冷卻管道，形成臺階式冷卻回路。由于需要在型芯的側(cè)壁開設(shè)平行于型芯上表面的管道以溝通回路，不得不從型芯側(cè)壁 表面開孔，然后用螺塞將孔道封住。但這將影響型芯的表面粗糙度。 2．斜交叉管道冷卻法 圖 1022，采用斜向交叉的冷卻管道在型芯內(nèi)形成冷卻回路。對于寬度較大的型芯還可以采用幾組斜交叉冷卻管道并將它們串聯(lián)在一起。 圖 1023，采用多個與型芯底面相垂直的管道與底部的橫向管道形成冷卻回路，同時為了使冷卻水沿著冷卻回路流動，在每一個直管道中均設(shè)置了隔板。 3．直孔隔板式管道冷卻法 圖 1024，型芯中間裝有一個噴水管，冷卻水從噴水管中噴出，分流后向四周流動以冷卻型芯壁。對于中心澆口的單腔模具，這種方式的冷卻效果很好，從噴水管噴的冷卻水直接冷卻型芯壁溫度最高的部位 (此處正對著澆口 )。這種冷卻方式適合于高度大而直徑小的型芯冷卻。 5．襯套式冷卻法 圖 1025，冷卻水從型芯襯套的中間水道噴出，首先冷卻溫度較高的型芯頂部，然后沿側(cè)壁的環(huán)形溝槽流動，冷卻型芯四周，最后沿型芯的底部流出。這種冷卻方式效果好，但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故只適合于直徑較大的圓筒形型芯的冷卻。 對細(xì)小型芯，不可能在型芯內(nèi)直接設(shè)置冷卻水路，不采用其他冷卻方法會使型芯過熱。圖 1026為一種細(xì)小型芯的間接冷卻方法，即在型芯中心壓人熱傳導(dǎo)性能好的軟銅或鈹銅芯棒，并將芯棒的一端伸人到冷卻水孔中冷卻。 習(xí)題與思考 1．為什么要對模具溫度進(jìn)行調(diào)節(jié) ? 2．怎樣實現(xiàn)對模具溫度的調(diào)節(jié) ? 3．試述設(shè)計模具冷卻系統(tǒng)時所應(yīng)遵守的原則。 4．一塊已加熱的塑料板放在室溫的金屬塊上，塑料板冷卻后向上翹曲還是向下翹曲 ?為什么 ? HDPE塑件的模具，產(chǎn)量為 15 kg／ h，用常溫水(20℃ )作為模具冷卻介質(zhì)，冷卻水出口溫度為 25℃ ，且在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，若模具平均溫度為 45℃ ，模具寬度為 300mm，求冷卻水管直徑及模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù)。 6．若把質(zhì)量 2t的模具從室溫 20℃ 升至 60℃ ，取模具的比熱容為0． 418 7kJ／ (kg℃ )，試問需要給模具提供多少熱量 ?若該模具在沒有預(yù)熱的情況下，僅依靠注入的塑料熔體供熱，設(shè)每小時能成型 60 kg，比熱容為 1． 047kJ／ (kg℃ )的塑料，問需要幾小時模具才能達(dá)到正常工作溫度 60℃ ?從計算結(jié)果你能得出什么結(jié)論 ? 演講完畢，謝謝觀看！