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1、8DieandMouldTechnologyNo.62000文章编号:1001-4934(2000)06-0008-03注塑模冷却系统设计灵敏度分析方法及应用杨 宁,彭大暑,王孟君(中南工业大学材料科学与工程系,湖南长沙 410083)摘 要:注塑模冷却系统设计灵敏度分析方法是通过判断注塑模温度场对冷却参数的敏感程度,实现对已有设计的动态修改。将灵敏度分析方法引入注塑模温度场CAE中,是如何实现冷却系统自动优化设计的核心,也是冷却系统设计的一个重要方向。本文详细介绍了基于注塑模温度场CAE基础上的一种设计灵敏度分析方法与应用实例。关键词:注塑模;冷却系统;灵敏度;温度场+中图分类号
2、:TG244.3文献标识码:AAbstract:Theanalysisofsensitivityincoolingsystemhelpsdynamicmodificationforanexist2ingdesignininjectionmouldbymeansofjudgingtemperaturefieldssensitivedegreewhichisaffectedbycoolingparameters.ItisakeytointroducesensitivityanalysismethodintoinjectionmouldCAEforcoolingsystemautomat
3、icandoptimumdesign.Italsobecomesanimportantcontentincoolingsystemdesign.Inthispaper,sensitivityanalysismethodbasedoninjectionmouldtemperaturefieldCAEindetailanditsapplicationexamplearegiven.Keywords:injectionmould;coolingsystem;sensitivity;temperaturefield0 引言冷却系统是直接影响注塑制品质量和生产效率的重要因素。其中,如何确定和
4、修改冷却参数而使模温在最短时间内达到均匀状态是注塑模温度场CAE过程中所要解决的关键问题。在此我们引入灵敏度设计分析方法作为解决此类问题的方法。它的实现可为模具设计者进一步模拟型腔表面温度和热流分布提供一个明确的信息,为冷却系统设计修改提供一个量化尺度,有助于设计者判定哪一条冷却管道位置对模具型腔表面温度的影响最大并予以修改。在实际应用中该方法对注塑制品质量的改善和注塑生产效率的提高有重要指导意义。1 冷却系统设计灵敏度方法的基本模型在进行注塑模冷却分析时,可将冷却管道作为集中冷源处理,如图1所示。设截面Ω内收稿日期:2000-05-15作者简介:杨 宁(1971～),男,硕士研究
5、生。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.模具技术2000.No.69共有N个冷却管道,第K个冷却管道的冷源强度为PK,位置为(xK,yK)。在区域Ω内,稳态热传导控制方程可表示为拉普拉斯方程形式K2¨T=0(1)ρC图1 模具截面图利用加权余量,有积分恒等式K29V9T∫Ω¨V·Tdv=∫τTds-∫τVds(2)ρC19n29n式中,V为权函数。通过引入满足方程K2¨T(A,B)+δ(A,B)=0(3)ρC的基本解3ρCT(A,B)=(4)4πKr(A,B)式中,A为源点,B为场点,r(A,
6、B)为A,B两点间距离。则可得出边界方程33k23φ(A)·T(A)=∫τ[T(A,B)·Q(B)-Q(A,B)·T(B)]ds-∫¨T(B)T(A,B)drρC(5)39T式中,Q=,τ=τ1+τ29nΨ(A)为角点系数其取值与源点所在位置有关。1(A∈Ω)φ(A)=1/2(A在Ω中且光滑)θ/2π(A在τ中,不光滑且内角为θ)[3]将冷却管道作集中冷源处理,在区域Ω中有nQ(r)=∑Pδk(r-rk)k=1式(5)两端对第K个冷却管道设计变量dk微分,得敏感度方程99nPk99(c(A))+(∫(B)Q3(A,B)dT)=3(A,B)dTikT∑+τT∫τQ(B)T9dk9dk
7、k=14πr9dk9dk93-(∫ταT(B)T(A,B)dT)(6)9dk上式的离散形式为n9Tjn9n9TjQBI·∑Hij=-∑Gij-∑αGij(7)j=19dkj=19dkj=19dk将上述敏感度方程写成矩阵形式,为9T9Q([H]-[C][G]){}=[G]{}+B(8)9dk9dk9T9Q当设计参数为dk分别取为冷却强度PK,位移坐标xK,yK时,,将分别表示模具温度和热9dk9dk©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDis
