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注塑模具的冷却系统设计案例
目录
注塑模具的冷却系统设计案例 1
1.1冷却系统的概述 1
1.2冷却系统的影响 1
1.3冷却系统的种类及各自优劣 1
1.4冷却系统计算 2
1.5冷却管道布置原则 4
1.1冷却系统的概述
模具的冷却系统主要由：冷却水、注型温度调节器、加热元件等。它们的目的并不只是为了冷却模具，而是为了让模具在成形时，不停地释放出热量，这样就可以控制模具的冷却速度，从而改善产品的注射性能和生产率。产品从注塑成型到最终的开模，几乎全程都有冷却。冷却系统的好坏对产品的质量、产品的寿命都有很大的影响，所以对模具的冷却系统进行改进显得尤为重要。
1.2冷却系统的影响
(1)冷却系统会对制品的质量造成影响：当冷却系统出现故障时，会引起塑料制品的质量问题，比如模具的冷却时间不够长，温度太低，模具表面的光洁度就会降低，表面的残余应力和结晶度也会出现变化，从而使塑料制品出现热变形。
(2)冷却系统对生产成本的影响：当冷却系统不能正常工作时，塑料制品的温度会失控，造成脱模温度升高或降低，从而造成安全隐患。同时，由于冷却周期的增加，使整个生产周期延长，降低了生产效率，提高了生产成本。
1.3冷却系统的种类及各自优劣
冷却系统主要有两种：串联式制冷系统和并联式制冷系统。串联式系统通常流速和
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速度都比较均匀，但其不足之处在于冷却系统的压力降较高；并联式冷却系统虽然能够在较低压力下获得较高的流量，但也会造成不均匀的速度分配和冷却效果不协调。
1.4冷却系统计算
(1)冷却时间计算
塑料制品在注塑过程中的冷却时间是影响其产品周期的重要因素。在一定的工艺条件下，准确地确定模具的冷却时间是模具设计中的重要环节。塑料种类、熔料温度、模具开模温度、模具温度等诸多因素对模具的冷却效果有一定的影响。
冷却时间：由公式(6-4)
各符号所表示的含义：
θ。——熔融态ABS塑胶注塑阶段时的温度，查《中国模具设计大典》知θ?=210℃;θw——ABS模具温度，查《中国模具设计大典》知θw=50℃;
θ?—一塑件平均脱模温度，通过《中国模具设计大典》知θ?=80℃;
s—一塑料制品最大壁厚，通过软件建模分析，塑件的最大壁厚尺寸设为5mm;
k——ABS塑料的热膨胀系数，通过《中国模具设计大典》知k=0.08mm2/s;
计算得出：
(2)冷却管道的计算
通常情况下，冷却管道的位置是根据手机支架的形状和使用模具的结构来设置的。对于ABS塑料材料来说，注射机的成型产量是80kg/h,通常冷却管道中水的温度是25℃,出口处温度是30℃,处于稳定速度状态下，选择模具的温度为50℃。
表1.1常用塑料溶体单位时间热流量
塑料名称
聚甲醛
聚丙烯
ABS
聚碳酸酯
3
Q?/(KJ/kg)
2.1×102
5.8×102
3.2×102~2.0
×102
2.6×102
冷却管道直径(d/mm)
最低流速v/(m/s)
流量qv(m3/min)
8
1.65
5.0×10-3
10
1.3
1.1×10?3
12
1.12
7.5×10-3
20
0.65
12.5×10?3
表1.2水的稳定速度与流量
通过查阅表5.1得知ABS单位时间热流量，取Q?=3.5×102KJ/kg,(1)在凝固前每小时放出的热量计算
Q=WQ?=80×3.5×102=2.8×10?KJ/h
各符号所表示的含义：
W—一单位时间内注入型腔的塑料重量
Q?—一单位时间内的热流量
(2)冷却水的体积流量计算
(6-5)
(6-6)
各符号所表示的含义：p——水的密度
c?—一水的比热容
T—一冷却水出口温度
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T?一—冷却水进口温度
(3)冷却管道的直径计算
查查阅表5.2得，由于水处于稳定速度下，取d=8mm(4)冷却水的流速计算
(5)传热系数
ABS传热系数h=6.65×10?W/(m2/℃)
(6)总传热面积计算
各符号所表示的含义：
h——冷却水于冷却管直接按的传热系数△。—一模具与冷却水温度平均值
(7)冷却管孔数计算
各符号所表示的含义：L—一模具冷却管长度
(6-7)
(6-8)
(6-8)
A—一冷却管总总传热面积
d—一冷却管的直径
(3)计算得出，冷却管管道直径为8mm,孔数为12
1.5冷却管道布置原则
冷却系统的布置受型腔、滑块顶针等部件的影响，所以冷却回路的设计要综合考虑各种因素，使冷却回路能达到均匀冷却和缩短冷却时间。
冷却回路布置原则有：
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1、注射模的冷却装置应该在脱模装置之前设置；
2、合理地确定冷却管的管径和管内壁间距；
3、降低模具进、出水的温差；
4、注塑模浇□