【正文】 ℃ )，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(shí)能成型 60 kg，比熱容為 1． 047kJ／ (kg 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)。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。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。這種冷卻方式適合于高度大而直徑小的型芯冷卻。 3．直孔隔板式管道冷卻法 圖 1024，型芯中間裝有一個(gè)噴水管，冷卻水從噴水管中噴出，分流后向四周流動(dòng)以冷卻型芯壁。對(duì)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。但這將影響型芯的表面粗糙度。 1．臺(tái)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(tái)階式冷卻回路。 (a)結(jié)構(gòu)比 (b)好， (a)中冷卻水與三個(gè)傳熱表面相接觸，而 (b)中冷卻水只與一個(gè)傳熱表面接觸。對(duì)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。 ③ 冷卻回路應(yīng)盡可能按照型腔的形狀布置，對(duì)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(duì)型腔側(cè)壁進(jìn)行冷卻，圖1018。 (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(huì)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(shí)溫度會(huì)逐漸增加。 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(dòng)，圖 10— 17。 第四節(jié) 冷卻回路的形式 一、凹模冷卻回路 ① 圖 10— 16最簡(jiǎn)單的直流冷卻回路，采用軟管將直通的管道連接起來。 1 注意水管的密封問題，以免漏水。 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)。當(dāng)采用多澆口進(jìn)料或者型腔形狀復(fù)雜時(shí)，多股熔體在匯合處將產(chǎn)生熔合紋。 (a)側(cè)澆口冷卻回路的布置， (b)多個(gè)點(diǎn)澆口冷卻回路的布置。一般來說，距澆口越遠(yuǎn)，溫度越低。 1 應(yīng)加強(qiáng)澆口處的冷卻。 1 當(dāng)制件壁厚均勻時(shí)，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。冷卻管道與型腔壁的距離太大會(huì)使冷卻效率下降，而距離太小又會(huì)造成冷卻不均勻。 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。對(duì)流動(dòng)距離長(zhǎng)、成型面積大的塑件，為了防止填充不足或者變形，有時(shí)還得通熱水。小型塑件，由于其注射時(shí)間和保壓時(shí)間都較短，成型周期主要由冷卻時(shí)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。此時(shí)應(yīng)在和收縮相對(duì)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 。 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。 采用多而細(xì)的冷卻管道，比采用獨(dú)根大冷卻管道好。 當(dāng)模具僅設(shè)一個(gè)入水接口和一個(gè)出水接口時(shí)，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(dòng)阻力不同，很難形成相同的冷卻條件。圖 1010。 模具中冷卻水溫度升高會(huì)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℃ ?？炖洌菏估鋮s管道靠近型腔布置，采用較低的模具溫度。復(fù)雜而又精密的模具，則應(yīng)做詳細(xì)計(jì)算。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)先于推出機(jī)構(gòu)，這樣才能得到較好的冷效果。這是因?yàn)樗芗诠袒瘯r(shí)因收縮包緊在型芯上，塑件與凹模之間會(huì)形成空隙，這時(shí)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。有些塑件的形狀能使塑料散發(fā)的熱量等量地被凹模和型芯所吸收。的轉(zhuǎn)彎，得 Le=12 30d=，再將其他已知數(shù)據(jù)代人式(10— 55)得 ? ? aPp 26 ????????? ??該壓力遠(yuǎn)小于一般自來水壓力（建設(shè)部規(guī)定：表前壓力為），故該方案可靠。 7^雷諾數(shù) Re值的校核 當(dāng) θ5M=20． 5℃ 時(shí)，由圖 108查得水的運(yùn)動(dòng)黏度 η= 10— 6m2／ s，由計(jì)算已知 v=／ s， d=，據(jù)式(1054)有 46 1013250101 ??????eR故水的流動(dòng)屬于穩(wěn)定湍流，有良好的冷卻效果。h 2^凹模所需冷卻水管直徑 設(shè) θ5in=18℃ ， θ50ut=23℃ ，則θ5M=20． 5℃ ，據(jù)式 (10— 47)有 ? ? m i n/119500 33 mqv????????由 qv查表 101得水管直徑 d=25mm，冷卻水最低流速v=。 設(shè)注射時(shí)間 t1=5s，冷卻時(shí)間 t2=8s，開模取件時(shí)間為 7 s，得注射周期 t=20 s，由此得到每小時(shí)注射次數(shù) N=3 600／20=180。已知制件厚度為 1． 5mm，且四側(cè)面均有 30％的網(wǎng)孔，試設(shè)計(jì)該模具的冷卻系統(tǒng)，求出所需冷卻水管直徑 d、傳熱面積 Φ、冷卻回路長(zhǎng)度 L，并校驗(yàn)該冷卻回路是否處于穩(wěn)定湍流狀態(tài)？ 解 : (1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 塑件大側(cè)面積為2 42． 5 20=1 700 cm2，塑件職小側(cè)面為2 27． 5 20=1 100cm2，底面積為 40 25=1 000cm2，由此得到塑件質(zhì)量為 ? ?? ?? ? ??????加上流道凝料的消耗，故一次注射量 G取為 0． 50 kg。計(jì)算壓力降 Δp(Pa)的公式為 ? ?232dLLvp e??? ??(1055) 式中 ρ—— 水在 θsM時(shí)的密度， kg／ m3； Le—— 冷卻回路因孔徑變化或改變方向引起局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度，m；其值由表 108確定。但當(dāng)流速 v過大時(shí)，流動(dòng)阻力大增；冷卻回路過長(zhǎng)，也會(huì)增大流動(dòng)阻力。因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)凹模和型芯的冷卻水流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行校核，其校核公式為 10000~6000?? ?vdR e(1054) 式中 η—— 水的運(yùn)動(dòng)黏度，m2／ s；其數(shù)值可由圖108查出。 由式 (1051)或式 (1052)計(jì)算得到的冷卻水管的表面積 Φ值，其大致標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)接近于或大于制件與型腔相接觸的面積 9．所需冷卻水管的總長(zhǎng)度 L(m) 由式 Φ=πdL可得 ? ?? ? ? ?MMM vdQL5452 ???? ???(1053) 式中，各符號(hào)含義皆同式 (1051)。 2％以內(nèi)。 10— 6和圖 10— 7中查到。 7．冷卻水管壁與冷卻水交界面?zhèn)鳠崮は禂?shù) h3 在雷諾數(shù) Re6 000時(shí)，冷卻水處于穩(wěn)定湍流狀態(tài)，這時(shí)冷卻水管壁與冷卻水交界面?zhèn)鳠崮は禂?shù) h3[kJ／ (m2 根據(jù) qv值，可由表 10— 1查找所需冷卻水管直徑 d和最低流速 vmin。 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 ? ?inoutv cqQ 5512 ??? ??有 ? ?inoutv 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—— 冷卻水平均溫度 θ5M時(shí)水的比熱容， kJ／ kg 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。 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。原因：注射過程中， θ1從 θlm