组合型腔浇注系统的模拟分析及优化设计

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1、组合型腔浇注系统的模拟分析及优化设计林南傅建彭必友李金燕西华大学材料科学与工程学院四川成都610039摘要：对于组合型腔的浇注系统。如果熔体不能同时到达各浇口并充满各个型腔。将导致压力分布不均匀。使制品的质量下降。浇口可能会出现凝固现象而导致后续过程的不能顺利进料。以至于出现充不满等问题。本文将注塑系统平衡的理论和数值模拟技术紧密结合起来。对浇注系统进行优化。得出了一组最佳的浇注系统方案。从而保证熔体能够基本上在同一时间充满型腔。实现熔体的平衡流动。从分析结果可知。要平衡熔体在组合型腔内的流动。分流

2、道的截面形状和尺寸起到非常大的作用。关键词：组合型腔非平衡浇注系统数值模拟流道平衡注塑工艺中熔体在组合型腔浇注系统中流动的平衡性是十分重要的，在很大程度上影响制品的质量。对于非对称的两个型腔来说，如果熔体不能同时到达各浇口并充满模具的各个型腔，将导致压力分布不均匀，使制品的质量下降，又或者出现充不满现象2]。为保证浇注系统的平衡，一般的方法是采用传统的公式计算流道平衡和浇口平衡p．-。由于这些公式没有考虑塑料的流变特性，所以在正式生产前，还要经过试模，如存在问题立刻修改后才能投入使用。本文将注塑系统

3、平衡的理论和数值模拟技术紧图1鼠标上盖模型密结合起来，对浇注系统进行优化，从而保证熔体能够基本上在同一时问充满型腔，实现熔体的平衡流动。1浇注系统的初始设计1．1浇注系统的参数设计和建模本文以一常用的鼠标上、下盖体(如图1所示)为例进行分析组合型腔的非平衡流道平衡分析，材料选用ABS。作者简介：林南，女，硕士研究生，主要研究方向为材料成型图2浇注系统CAD／CAE／KDE的研究。旦E笺登童2006／1057OCTOBER试验研究·Experimentalresearch根据零件的使用要求，本文采用潜

4、伏式浇口进料，1．2．3浇口位置压力曲线其浇注系统如图2所示，具体尺寸：主流道长度为浇口位置的压力变化曲线如图5所示，浇口位置50ram，形状为锥形，小口直径为4ram，大口直径为压力变化曲线表达了浇口处压力在熔体整个充填过程5ram；分流道直径为5ram；浇口中心线起点处直径为中的变化。从图中可直观看出，在0．9536S之前浇口1．1mm，浇口中心线终点处直径为3ram。处的压力是比较均衡的，但在后期却出现较大的波动，在鼠标下盖填充结束时达到83．75MPa，这也直接反1_2填充分析结果讨论映出流

5、动的不平衡造成注塑压力的升高。1．2．1填充时间如图3所示，蓝色代表最先填充的部位，红色是最后填充的部位；鼠标下盖在1．146s时完成充填，而鼠标上盖在0．9606s时完成，流动的不平衡度达到16％，这样的不平衡流动会造成两个型腔内的压力分布不均，对产品质量有很大的影响，比如翘曲、凹陷等。F．IlI啊=1．1461ls“一图5浇口位置压力曲线2组合型腔的流道平衡分析2．1系统平衡的评价指标在填充分析结果中，转换点浇口位置压力为83．75MPa，由于流动的不平衡造成了此值过高，所以将目标图3填充时间压

6、力设为75MPa；将迭代计算中的流道截面直径的步1．2．2V／P转换点压力长设定为0．1mm，最大的迭代次数设定为25，充填时V／P转换点型腔内的压力分布如图4所示，此时间收敛精度设定为5％，进料点位置压力的收敛精度下盖的压力为4．525MPa，上盖为57．87MPa。由于填充设定为5MPa，流动尺寸约束条件设定为不约束；其它参数则默认。时间差较大，从而造成了两型腔内的压力极度不均。。。“V／Psw~tchove71P2_2系统平衡的模拟和平衡的改善IMPa在分析计算过程中，经过18次的迭代计算达到

7、收⋯●敛精度，流道尺寸的优化结果如图6所示。通向鼠标下盖的分流道体积改变较少(19％)，而通向鼠标上盖的分流道体积改变较大(8O．64％)。这说明初始设置的尺寸不合理，需要进行调整。3组合型腔优化后的流动分析根据实际情况和优化结果来调整最初的设计方案，设计出13组不同尺寸的浇注系统，通过对每组的图4V／P转换点压力58匠矍墅2006／10VolumeChant的(3一1．1)mm改为(2．2一1)mm；各尺寸参数与分析：8．169p结果见下表i。从表中模拟结果可以看出，符合要求的有8、9、i0三组，

8、其中第1O组是最优的一组(填充时问差0．002s，V／P转换点压力差为0．0654MPa，V／P转换点浇口位置压力为70．05MPa)。所以，本文浇注系统的尺寸设计为：通向鼠标下盖的分流道为4．4ram，通向鼠标上盖的分流道为4ram，浇口尺寸为2．2ram—lmm。4结论本文通过对13组不同尺寸的浇注系统进行模拟分析，得出了最佳的浇注系统尺寸为：通向鼠标下盖的图6流道尺寸的优化结果分流道为4．4ram，通向鼠标上盖的分流道为4ram，浇口尺寸为2．2ram—lmm，