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1、塑料2006年35卷第3期注射成型止逆环的数值模拟3注射成型止逆环的数值模拟梁志刚,金志明,朱复华(北京化工大学机电工程学院,北京100029)摘要:止逆环是注射成型机塑化段的关键部件之一,其设计的好坏直接影响机器的性能和制品的质量。利用Fluent有限体积软件对注射成型止逆环中的非牛顿流体等温流动进行了三维模拟分析,得出止逆环流道的速度场和压力场,并对速度场和压力场进行了讨论。利用以上流场计算结果,对止逆环元件的注射特性和混合特性进行了分析。关键词:注射成型;止逆环;数值模拟;Fluent中图分类号:TQ320.52文献
2、标识码:A文章编号:1001-9456(2006)03-0094-05SimulationoftheNon2returnValveforInjectionMoldingLIANGZhi2gang,JINZhi2ming,ZHUFu2hua(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Thenon2returnvalveisoneofthekeypa
3、rtsoftheinjectionmoldingmachine.Itwillaffectthecapabilityofthemachineandthequalityofpart.Isothermalflowanalysisofnon2Newtonianfluidinchannelofnon2returnvalvewasconcerned.Three2dimensionalflowsimulationsofthenon2returnvalveininjectionmold2ingmachinewereperformedwit
4、hafinitevolumepackageFluent.Keywords:injectionmolding;non2returnvalve;numericalsimulation;Fluent1前言讨论了止逆环对注射成型制品质量的重要影响。作者如今在聚合物加工行业,注射成型过程的建模是通过改变止逆环的设计、采用不同的加工工艺参数和一个非常热门的话题。人们纷纷采用有效的商业软件不同的实验材料对止逆环进行测试来确定止逆环的最[5]对模腔中熔体的流动进行预测。对于注射成型的研究佳操作。为了了解阻止熔体泄漏的重要性,Kaneoka
5、主要集中在模腔内的充模过程、保压过程和冷却过程测量了精密成型中的注射和保压阶段,止逆环关闭时的流动及热分析研究,利用数值分析方法研究塑料熔由止逆环和阀体之间熔体泄漏而产生的压力差。[6]体在模腔内的充模、保压和冷却过程,从而指导模具的Isayev等人测量了3种不同材料在注射和塑化阶段设计和成型加工工艺条件的设定,出现了诸如MOLD2通过12个不同止逆环时的压力降。FLOW,C2MOLD等商品化的模腔分析软件。但注射成应用Fluent有限体积分析软件对注射成型止逆环型过程不被了解的另一原因是对注射螺杆前端的止逆流道进行三维流
6、场分析,流场是三维、等温及非牛顿环了解很少。随着人们对注射制品质量要求的不断提高流场,采用真实的速度和压力边界条件,更符合注射成和新注射成型物料的不断出现,对注射成型塑化系统的型过程的真实情况,得出止逆环流道的速度场和压力重要部件———止逆环的研究也越来越引起人们的重视。场,为进行止逆环的优化设计奠定基础。为了了解并优化注射过程,人们对注射成型止逆2理论模型环内的流体流动进行了研究。在国外,过去主要是对2.1物理模型[1][2]止逆环进行实验研究。Martin,Lai&Sanghvi,模拟所建立的三维物理模型如图1所示。其
7、主要[3][4]Dray与Warner和Durina已经发表了相关的论文,几何参数如表1所示。3收稿日期:2005-12-12作者简介:梁志刚(1980-),男,在读研究生,主要从事注射成型理论研究。—94—塑料注射成型止逆环的数值模拟2006年35卷第3期为拟定流场,考虑到具体的工艺条件及高聚物的特性,作如下假设:1)流场为稳定流场;2)流场为等温流场;3)雷诺数较小,可认为流动为层流流动;4)由于惯性力、重力等体积力远小于黏滞力,所以可忽略不计;5)流体为不可压缩流体;6)流道壁面无滑移。图1螺杆头的三维结构简图2.2
8、数学模型表1流道几何参数对于等温层流不可压缩的流体,忽略体积力,其连流道长度/mm70续性方程为:止逆环外径/mm365ρ555+(ρνx)+(ρνy)+(ρνz)=0(1)止逆环内径/mm25.55t5x5y5z过胶垫圈长度/mm19运动方程为:止逆环长度/mm35螺杆外径/mm36螺杆头角度/°60
