基于充填分析的注塑模浇口位置优化设计研究

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的浇口位置也满足的条件利用充填分析技术。结合实洌，确定出合理的流道设计通过CAE技术在具体的产品设计过程中的应用说明充填分析技术在优化浼口位置设计中的作用充校流动分析发展到现/1：，尤论是坪论还玷数ffm达以付比较成熟j丨。作々1：程技61如Mfr押地丨I流动）>祈仍以所山丨临的要课题，1片从泛丨丨伦咒设丨卜这-H体的H题出发作细地阐还r允填分析技私A：投u戊计屮的应丨ij，汴通过r1.fV：'i丨外的验id：1注塑模浇口设计概述注塑模浇U的类很多，常见的侧浇n、点浇M、潜伏式浇N、圾形浇门、薄脱浇口等多种，根据其特忭不M使丨丨丨在fH场合浇-般都比较细小，N而流逍附乃很大，细微的变化都会十增料熔体的允填产生很九的影响十的设iM！、：设丨Hf坏付制品顷诘和"丨成增性影响很浇N的数丨j和RS主耍影响允模式。而浇丨丨的形状4k（要影响熔体流动性质泛门没计A说动的允坩悦r；-iftiQ1避免射流。滞流、象的发十。　　除lh熔体的流动R度超过丫实的限制，否则心尽！A丨I中浇丨。这+仅丨是模H加的M题，最又键的是多浇N的设置将会引起更多的熔接线和熔fr痕浇n数丨1和丨（（置的设汁对制品的质M和可成吧忭影响很欠，如模洱的排气孔，翘曲和收缩，过丨玉和允填4；充分等除厂窄长形制汴外，单浇u设计史利于材料、温度、压力的均匀分市以及取向：仵实际心用中，并不是所有的模具都能满足所的设计准则，因此必须根据实际情况判断什么是合理的浇「位置设汁理圯的浇n位罟的设汁准则足：泛rms应保证制品的完仝允填浇〔丨位s位保证熔体流动可以将模具中的气体推到分削面处或能够有效地排气以防止裹气发卞。，保证腔中的'今：气得到充分的释放，以避免产生穴其罕：发生烧斑。注R揭等现象厚壁处流向薄壁<域，保证熔体的充分充填浇u位置应保证各t方向的流动长度相等，防止制件的部分区域经历过压如对称制件应将浇n设置在对称点以避免非对称充填所引起的收缩和翘曲-浇n位置不应处于承受强载荷的区域，因为浇|）区域有可能是强度最弱的部位，浇u位置设计应防止发生喷射浇u位置的设计应尽量减少熔接线的出现，特别是在主要表面上出现熔接线、流痕等，以避免影响材料的使用性能和制品表面质量等n斑不应出现在外观表面和功能表面-注射成型充填流动过程是一个相当复杂的物理过程，1卜：t顿流体的高温塑料熔体在K力的驱动下通过流道，泛N向较低温度的塑腔允填，一方面由于模丨4传热而快速冷却，另-方面因高速剪切产生热M，问时伴随有培体固化、体积收缩、分子取向及可能的结晶过程随着塑料熔体压力、温度和剪切速率等物理试在充模过程中的发展变化，塑料熔体的流动u为将直接影响塑料件的最终形状、内部结构。　　取向和残余应力因此人们希望在模具制造之前就能够预测熔体的充填状况，以便及早发现问题，修改设计图纸而不是返修模具。充填分析技术的出现提供了这种可能，它可以预测熔体流经流道、浇口填充型腔的过程，可用于优化产品和模具设计，确定合理的浇u和流道设计，预测所需的注塑压力和锁模力，1；河由奋科技攻关项H（10607113）收稿1期：2（）0卜丨1418并发现可能出现的成型缺陷，将工程设计问题建立在科学分析的基础上。　　但是，充填分析技术只是一种工具，用来帮助和完善工程师的设计而不是取代他们。因此，和其它工具一样，分析模拟作用的大小取决于使用者的熟练程度，或者说，取决于使用者对分析模拟结果的正确认识和判断。　　浇口位置优化设计案例分析产品来自于河南郑工橡塑模具国家工程研究中心有限公司，充填分析软件采用郑州大学橡塑模具国家工程研究中心所开发的Z -MOLD流动分析的基本思想是先将整个型腔划分成网格，并形成相应于各节点的控制体积单元，建立节点压力与流人节点体积单元流量之间的关系，得到一组以各节点压力为变量的控制方程。在笔者的工作中，流动分析采用广义的Hele型，沿用流动网络分析法的基本思想，将三维制件划分为三角单元。利用控制体积法建立型腔面内压力场求解的有限元方程，沿厚度和时间域差分建立方程温度场求解的差分方程。耦合利用有限元/有限差分来求解控制方程，并根据节点控制体积的充填状况实现熔体前沿的自动更替和推进，以实现注射模充填过程的动态模拟。通过流动模拟可以得到任意时刻型腔内压力、温度、速度等物理量的分布，以及任意时刻熔体前沿的位置等。　　研究以不同设ti的彩票机外壳产品作为实际的算例，应用CAE技术进行设计。所采用的材料为GE公司的ABS 28818E，注塑时间为3 s，熔体温度为230，模具温度为35T.在优化设计过程中主要关注以下几个问题：浇口数目与熔接线、充填压力、锁模力、废料等之间的关系。目的是为了判断应该采用的浇口数目，一般来讲，在注塑机允许的范围内，应尽量采用单浇口。　　浇口位置与成型压力、熔接线位置、流道内的压力损失等之间的关系。目的是为了避免过高的注塑压力、不适宜的熔接线位置，以及尽量缩短流道以防止过大的压力损失和产生过多的废料n浇口位置与流动型态、模具结构之间的关系。浇口应尽量处于制件的中心，以避免局部的过压和滞流现象发生。　　为制品示意图和数值分析有限元网格。依靠经验的判断和模具的结构，浇口位置适宜的区域主要处于1、2点所在的边h和3、4、5点所在的边上。下面将针对每一个浇口位置设计进行充填分析，其中方案1方案5的浇n位置分别在中1制品示意图和数值分析有限元网格为不同设计方案的压力、压力损失、锁模力。　　为方案1的充填等值线和熔接线图，其中注塑压力为116.5MPa，流道内的压力损失为54.55MPa，锁模力为3方案1的充填等值线和焙接线图从可以看出，右边首先充满，然后熔体冉允向左边，这也是造成注塑压力过高的原因，同时也无法保证制品性质的一致性和均匀性，会发生局部过压和引起制件较大的翘曲变形，甚至会发生充不满和滞流现象，特别是熔接线位置出现在功能界面，因此它不是一个合理的设计。　　为方案2的充填等值线和熔接线图，其中注塑压力为109.6MPa，流道内的压力损失为2MPa，锁模力为3432kN，：，从可以看出，它正好与方案I相反，左边首先充满，然后熔体再充向右边，它会出现与方案I方案2的充填等值线和熔接线图同样的问题，因此，它也不是一个合理的设i丨，只是它的熔接线位置较方案1更合理一些。　　为方案3的充填等值线和熔接线图。其中注塑压力为98.96MPa，流道内的压力损失为49.26MPa，锁模力为3方案3的充填等值线和熔接线图从可以看出，由于浇口位置的抬高，流道长度将缩短。因此流道内的压力损失要比方案1和方案2小，但由于各个方向流动长度的不一致，它出现了方案2类似的问题，同样是左边首先充满，然后熔体再充向右边，上部横栏部出现明显的熔接线，因此，它也不是一个合理的设计，为方案4的充填等值线和熔接线图，其中注塑压力为100.36MPa，流道内的压力损失为46.51MPa，锁模力为从可以看出，各个方向流动长度基本一致，熔体几乎是同时充满制件的各个角落，横栏上的熔接线也偏离中心而靠近结构强度较好的角部，锁模力和注塑压力也处于成型设备所允许的范围之内。因此，它是一个合理的设计P方案4的充填等值线和熔接线图为方案5的充填等值线和熔接线图，其中注塑压力为95.2MPa，流道内的压力损失为53.45MPa，锁模力为2599 1成」从充填压力、锁模力和熔接线位置来看，方案5也是一个很好的设计，但从充填模式来看，它容易引起较大的翘曲变形，而且由于浇口位置偏离模具中心，会给模具设计和制造带来很大困难。　　方案5的充填等值线和熔接线图综合以上分析，可以认为方案4是一、比较好的浇口位置设计：，3结语应用充填分析技术，可优化模具设计。确定合理的浇口位置，发现可能出现的成型缺陷，从而大大降低模具设计制造成本，节约时间。