塑料模具设计教程_5-8温度调节系统设计(2)

5-8-3 模具的加热系统

一 模具加热的方式

    当注射成型工艺要求模具温度在90℃以上时，模具中必须设置加热装置。模具的加热方式很多，如热水、热油、水蒸气、煤气或天然气加热和电加热等，目前普遍采用的是电加热温度调节系统。电加热有电阻加热和工频感应加热，前者应用广泛，后者应用较少。如果加热介质采用流体，那么其设计方法类似于冷却水道的设计。下面介绍电加热的主要方式。

1. 电热丝直接加热

    将选雍玫牡缛人糠湃刖缘瓷管中装入模板的加热孔，通电后就可对模具进行加热。这种加热方法结构简单、成本低廉，但加热丝与空气接触后易氧化，寿命较短，同时也不太安全。

2. 电热圈加热

    将电热丝绕制在云母片上，再装夹在特制的金油饪侵校电热丝与金属外壳之间用云母片绝缘，将它围在模具外侧对模具进行加热。电热圈加热的特点是结构简单、更换方便；缺点是耗电量大。这种加热装置主要适合于压缩模和压注模。

3. 电热棒加热

    电热棒是一种标准的加热元件，邮怯删哂幸欢üβ实牡缛人亢痛有耐热绝缘材料的金属密封管组成，使用时根据需要的加热功率选用加热棒的型号和数量，然后将其插入模板上的加热孔内通电即可。加热棒加热的特点是使用和安装都很方便。

二 模具加热装置的要求和计算

1. 对模具电加热的要求

（1）电热元件的功率应适当，不宜过小也不宜过大，过小，则模具不能加热到并保持规定的温度；过大，即使采用温度调节器仍难以使模具温度保持稳定。这是由于电热元件附近温度比模具型腔的温度高得多，即使电热元件断电，其周围积聚的大量热量仍继续传到咔唬使型腔继续保持高温，这种现象叫做“加热后效”，电热元件功率愈大，“加热后效”现象愈显著。

（2）合理布置电热元件，使模具温度趋于均匀。

（3）注意模具温度的调节，保持模具温度的均匀与稳定。加热板中央和边缘可采用两个调节器，对于大型模具最好叩缛仍件分为两组，即主要加热组和辅助加热组，成为双联加热器。主要加热组的电功率占总电功率的2/3以上，它处于连续不断的加热状态，但只能维持稍低于规定的模具温度，当辅助加热组也接通时，才能使模具达到规定的温度。调节器控制着辅助加热器的接通与断开。目前，模具温度大多由注射机相应的温控系统进行调控。

电加热装置清洁、简单，便于安装、维修和使用，温度调节容易，可调节范围大，易于实现自动控制。但升温较慢，不能在模具中轮换地加热和冷却，有“加热后效”现象。

2. 模具加热装置的计算

（1）计算加热染咚需的总功率

    加热模具所需的总功率可用下式计算：

                            （5-8-5）

式中   P——加热模具所需的总功率，kW；

m——模具的质量，kg；

Cp——模具材料的定压比热容，kJ/kg·K；

 θ1——模具初始温度，℃；

 θ2——模具要求加热后的温度，℃；

 η——加热元件的效率，约0.3~0.5；

t——加热时间，h。

加热模具所需的总功率也可根据经验先查表5-8-4p取得单位质量模具所需的电功率q，然后乘以模具质量，即可得到所需的电功率。

表5-8-4  单位质量模具加热所需的电功率                        W/kg

（2）确定电热棒的根数和每根电热棒的功率

加热模具所需的总功率确定之后，可根据电热板的尺寸确定电热棒的数量，进而计算出每根电热棒的功率。也可以先选择电热棒的适当功率，再计算出电热棒的根数。

设电热棒采用并联式，则：

Pr＝P/n                                （5-8-6）

式中    Pr——每根电热棒的功率，W；

P——加热p具所需的总功率，W；

n——电热棒的根数。

（3）查阅电热棒的标准，选择适当的电热棒。如果标准中没有合适的电热棒，则需自行设计制造电加热元件。