毕业设计
为了使导柱顺利地进入导向孔,在导向孔的前端应有倒固定圆角。导向孔的滑动部分H8/f8间隙配合,表面粗糙度Ra0.4μm。
3.5 冷却系统
一般注塑到模具内的塑料温度为200°C左右,而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60°C以下,热塑性塑料ABS在注塑成型后,应该对模具进行有效的冷却,使熔融塑料的热量尽快的传给模具,以便使塑件可靠冷却定型并可以迅速脱模,提高塑件定型质量和生产效率。对于ABS而言,属粘度低、流动性好的塑料,且塑件稍大,为缩短成型周期,需设置冷却系统。
3.5.1 冷却装置设计分析
⑴ 尽量保证塑件收缩均匀,保持模具热平衡。
⑵ 冷却系统水孔的数量越多越好,孔径越大,则对塑件冷却也就越均匀。
⑶ 水孔与型腔表面各处最好有相同的距离,即水孔的排列与型腔尽量相吻合,当塑件壁厚不均时,厚壁处水孔应靠近型腔一些,距离要小。一般水边离型腔距离不得小于10㎜,常用12~15㎜。
⑷ 浇口处加强冷却。有;不熔融塑料填充时,浇口附近温度最高,距浇口越远温度越低。因此,浇口附近应加强冷却,通入冷水,而在温度较低的外侧只需通过经热交换后的温水即可。
⑸ 降低入水和出水的温差。否则易使模具的温度分布不均。 ⑹ 冷却水通道要避免接近塑件的熔痕部位,以免熔接不牢,影响强度。
⑺ 冷却系统的设计要考虑尽量避免其与模具结构中其他部分的干涉现象。
⑻ 冷却通道的进口与出口接头尽量不要高出模具外表面,即要埋入模板内,以免模具在运输过程中造成损坏。
⑼ 冷却水通道要易于加工和清理。一般孔径设计为8~12㎜。
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3.5.2 冷却装置的理论计算
理论计算即计算模具的冷却面积与冷却分布造成的不同温度分布,以便设计冷却回路。求得恰当的冷却管道直径和长度,满足冷却要求。
1. 传热面积计算:
如果忽略模具同空气对流,热辐射与注塑机结合厂所散失的热量,假设塑料熔体在模内释放的热量,全部由冷却水带走,则模具冷却时需要冷却水的体积流量可按下式计算:
如考虑结晶形塑件的熔解潜热,则每千克塑料释放的总热量为:
a?h焓?l [15] (3-11)=350+1680 =2030J/kg
a——每千克塑料所放出的总热量 取350J/kg
又有 Q=nGa (3-12) 在不考虑其他热量损失的情况下,可以认为塑件所放出的热量全部被冷却介质所带走。
Q=Cw(t1?t2) (3-13)
式中:
W——每小时所需冷却水的质量。kg/h t1——冷却水出口温度(°C) (取50°C) t2——冷却水进口温度(°C) (取25°C) C——冷却介质的比热容[J/(kg·K)] 所以每小时所需要的冷却是的质量是:
W=
QnGa= (3-14)
c(t2?t3)c(t2?t3)30?(360?10?6?30?2030)?2030=
4.2?103(50?25)=12.7kg/h
冷却水管所需的传热面积:
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毕业设计
AW?Q (3-15)
3600??(TM?TW)1333500
3600?0.6?(200?25)=
=3.5m2
式中
Q——为每小时传递的热量,上式中有计算。 TM ——模具的平均温度 TW ——冷却水的平均温度
?——系数,取0.6
所以冷却系统的总长度是:
L?A3.5= (3-16) ?D3.14?0.01=111.5m
冷却水孔的数目的确定,由于模具尺寸限制,设水孔的长度为0.5米。
L111.5??7.4根 lN0.5?30在这里我们取8根。 n?n ——冷却水孔的数目 l ——每根水孔的长度(m) L ——冷却水孔的总长度(m)
3.5.3 冷却回路的布置
根据塑件形状及所需冷却温度分布要求以及浇口位置等。设计出不同的冷却回路。
1. 型腔冷却回路
众所周知,在成型过程中,型腔被温度较高的熔融塑料填满随塑料冷却,型腔内快速升温,故设置冷却回路。根据塑件形状分析,采用在型腔附近钻冷却水孔,如图3-26所示。因型腔较浅,采用直通式冷却水孔。
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毕业设计 图3-26 冷却水孔 2. 型芯冷却回路 由于成型过程中,型芯总是被温度很高的熔融塑料包围着,因此,型芯材料的热传导问题就显得非常关键。为了解决型芯的散热问题,虽然可有使用热传导率较高的材料制造型芯(如铍青铜材料)。如前所述,铍青铜的导热系数是钢的1.8~3.3倍,但因铍青铜的力学强度比钢差,并且大量使用铍青铜材料会使模具成本大幅度提高,所以绝大多数情况下,解决这一问题最好的办法是在型芯中设置冷却水道,利用冷却水道中冷却液的温度和流速来控制型芯的问题,达到制品散热的目的。
对于本塑件尺寸较大,采用图3-27所示的冷却水道布置。值得注意的是,在制作这种冷却水道时,型芯侧面的水道封堵一定要平整,避免因出现侧面凸凹而影响制品脱模。
图3-27 冷却水孔布置
3. 模具冷却水道的水嘴(出、入水口)正确位置
⑴ 模具安装在注塑机之后,其冷却水道的水嘴出入水口,不能正对
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着注塑机的拉杆,以免安装困难。
⑵ 冷却水道的水嘴最好装在注塑机的背后(即注塑机操作人员的另一侧),以免影响操作。
⑶ 对于自动成型的模具(如卧式)注塑机,其冷却水道的水嘴最好不要设置在模具顶端,以免给机械操作者带来不便(如拆、装水管时,冷却液容易流入型腔)。
⑷ 避免将冷却水道的水嘴安装在模具底面,因为在自动成型时(卧式机),由于水管的限制,会影响制件与“料把”的脱落,形成“料堆”。
4. 冷却系统的零件
⑴ 水嘴:主要用来连接冷却通道的入口和出口,使冷却水导入模具的冷却系统,并使在模具中吸收了热量的水离开模具。水嘴一般用黄铜材料制成,对于要求不高的模具可用一般结构钢制成。
⑵ 螺塞:主要用来构造水路,起截流的作用。要求高的模具要用黄铜材料的螺塞,要求不高的模具可用钢材料。
⑶ 密封圈:主要用来保证冷却回路不泄露。
⑷ 密封胶带:主要用来使螺塞与冷却通道、水嘴冷却通道连接处不泄露。
⑸ 软管:主要作为连接并构造模外冷却回路的作用,一般为橡胶材料做成。
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