与探讨大型注塑模具冷却系统的设计计算.pdfVIP

中国模协技术委员会第七届委员会换届会议论文集 101 探讨大型注塑模具冷却系统的设计计算 顾初青 15600) (宁海县第一注塑模具有限公司，浙江宁海3 摘要：注塑模具冷却系统的科学设计对提高模具生产制品的质量和生产效率有重要意义。 本文结合实际模具的设计要求，整理归纳了大型注塑模具冷却水的正确设计计算方法和步骤， 为模具冷却系统的详细设计和设计审核以及模具的生产应用提供可靠全面的依据。 关键词：冷却；设计计算；步骤 注塑模具的温度调节系统(本文论述的是冷却系统)是注塑模具的重要组成部分，直接影响到生产 制品的质量和生产效率。模具的冷却时间约占整个生产循环周期的2／3，缩短冷却时间是提高模具生产 效率的关键。因此模具设计过程中应该重视冷却系统的设计。在大型模具的实际设计中，由于制品结构 的复杂，侧向分型脱模机构和顶出系统的设计往往占用大量模具空间，同时也耗费大部分设计时间，对 冷却水道的设计只是“见缝插针”，缺乏必要的设计计算，对模具冷却的设计评审也缺乏合理的计算依 据。注塑分析软件(如Moldflow)只能对冷却设计方案作冷却效果的模拟分析，不能代替模具冷却系统 的设计计算。现有部分模具设计手册对冷却系统设计计算的论述不够清晰，没有完整反映模具实际设计 的流程和要求，本文将重点探讨大型模具冷却水的正确设计计算方法和步骤。 Tennperdtune ContmlIing 融gu§ar Channels CooJlng 图示是注塑模具的一个完整的冷却系统，分别 由供水设施(泵)、水道、供给集水块、模具冷却管 道、回收集水块和温控装置组成，模具的冷却系统 实际上是一个并联的管道系统。同时处于生产状态 的模具相当于一个热交换器，高温的塑料熔体进入 塑腮中的熟量 型腔需要冷却固化，放出热量，模具通过传导、对 流、辐射等方式将热量散发到空气中，但70％以上 需要由冷却水带走。因此模具内部冷却水道的尺寸、 数量和分布要有利于提高模具的冷却效率，整个模 具冷却系统要保证冷却水在模具内部的流动始终保 102 中国模协技术委员会第七届委员会换届会议论文集 持稳定紊流状态，这些都至关重要。 本文针对大型注塑模具的设计，重点探讨合理的设计计算方法和步骤，因此主要采用简化计算公式， 采用单位时间注入模具中的塑料重量及模具的平均温度计算热量的交换，忽略注塑循环的模温周期性变 化和模具材料热阻等因素的影响，不涉及详细的计算内容。 l 注塑模具冷却系统的设计计算 1．1数据准备： (1)制品重量和表面积 (2)设计要求的模具成形周期 (3)塑料注入时的温度和顶出时的温度 (4)塑料牌号、特性和比热容等参数 (5)模具设计方案(包括模板和型芯尺寸、冷却水孔直径(按客户标准或企业规范)等) 1．2计算模具单位时间需要冷却水带走的热量： Q=嘲l 式中：形为单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料重量；Ql为单位重量的塑料件在凝固时所放出的热 良为塑料制品脱模时的温度；u为结晶型塑料的熔化质量焓(kJ／kg)。 由此公式可进一步推导为： Q=W[c2(03—04)+“】 需要指出，塑料制品凝固所要散发的热量并不完全通过冷却水带走，一般资料显示约10％～30％的 热量会通过模具传导、对流、辐射等途径自然散发，但是简化计算不考虑这些因素可以抵消另外部分计 算假设条件的误差，也增加冷却设计的安全冗余。 1。3计算带走单位时间内模具热量需要的冷却水体积流量： qv=Q／pcl(01一晓)， 式中：P为冷却水密度；Cl为冷却水的比热容；臼l为冷却水出口温度；吼为冷却水入口温度。 注意：(口I．晓)是冷却水进出口的温差，一般大型模具要求控制在5℃，C．为冷却水的比热容可以 在手册中查到，这一公式的计算结果是反映模具冷却