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1、第20卷第4期计算力学学报Vol.20No.42003年8月ChineseJournalofComputationalmechanicsAugust2003文章编号:100-408(2003)04-0483-04注射模浇口位置优化的设计空间确定方法翟明1顾元宪1申长雨2(1.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024;2.郑州大学橡塑模具国家工程研究中心郑州450002)摘要:在注射模具的浇口位置优化中给出确定可行设计空间的一种方法O在总注射速率一定的情况下通过对给定浇口的注射速率进行优化估计熔体在
2、型腔中流动所受阻力及流长确定了单浇口位置可行设计空间O算例分析证明浇口位置可行设计空间确定方法是正确的O关键词:注射成型;浇口位置;优化;可行空间中图分类号:TO31文献标识码:A的可能存在范围是必要的O本文在文献4I的研究1引言基础上给出一种确定浇口位置可行设计空间的方注射成型是热塑性塑料和一部分热固性塑料法:以熔体同时到达型腔末端为优化目标对给定最主要的成型加工方法O由于材料本身的特性以及浇口的注射速率进行优化利用优化结果给出能够复杂的加工条件塑料的注射成型过程相当复杂O满足平衡充填要求的单浇口位置可行设计空间
3、O算建立塑料注射成型过程的物理和数学模型构造有例计算结果证明这种方法是可行的O效的数值计算方法对该过程进行数值模拟预测制品的结构和性能可以在设计阶段及时发现问2注射速率优化题O但对注塑成型过程的数值模拟只能校核设计方本文仅讨论单浇口位置的可行设计空间确定案的合理性尚无法主动'给出合理的模具结构和成型工艺最终的设计方案仍需设计者根据自己的方法O确定能够达到平衡充填要求的浇口位置需经验和技巧通过对多个方案的反复计算~分析~比要对熔体在模具型腔中不同部分流动所受的阻力较和判断来确定O将设计优化技术和数值模拟技术及流长进行
4、分析这可以通过对给定浇口的注射速相结合使用计算机主动'确定最优模具结构可率进行优化来实现O基本思路是:给出两个浇口位以大大降低对注塑成型设计人员的要求~提高设计置以熔体同时达到型腔末端为优化目标在总注质量O浇口设计是模具设计的重要部分O近年来射速率一定的情况下对这两个浇口的注射速率进一些研究者对注射模浇口位置的优化设计进行了行优化根据得到的注射速率优化结果估计熔体研究1-4IO在模具型腔中的流动情况由此确定满足平衡充填但是在注射模的浇口位置优化设计中有一要求的浇口位置的存在范围~即浇口位置优化的可个估计和确定可行设
5、计空间问题即事先估计浇口位置的可行设计空间由此确定设计变量的上下行设计空间O界O如果给定的浇口位置可行设计空间过小则最注塑成型过程优化设计的目的是提高塑件质优浇口位置可能不在该范围内浇口位置优化也就量O翘曲变形是影响塑件质量的一个重要缺陷充失去意义;如果给出的可行设计空间过大有可能填过程不平衡是造成塑件翘曲变形的一个重要原会增加优化迭代的次数O因此合理确定最优浇口因O浇口位置优化常以平衡充填~即熔体同时到达收稿日期:2001-12-24;修改稿收到日期:2002-04-08.型腔的所有边界点为优化设计的目标O因此本
6、文基金项目:国家重点基础研究专项经费(G1999032805);国家高技术研究发展计划专项经费;高等学校骨干所确定的浇口位置可行设计空间也是指能达到平教师资助计划资助课题.衡充填要求的浇口可能存在范围O作者简介:翟明(194-)男博士;顾元宪(1954-)男教授博士生导师长江学者特聘教授.本文所建立的注射速率优化模型为484计算力学学报第Z0卷minf(X)=Z-1熔体进行补充才能达到流动平衡因此,对于单浇S.t.X1XZ=0口,为了满足流动平衡,其位置应该从A处向B处XLU为浇口数)移动同样,如果假定该单浇口位于
7、B处,由于A处IXIXI,I=1,Z(I流率不为0,说明最优浇口应该从B处向A处移(1)动因此,分别以A~B为圆心,以AB为半径做圆,式中分别是熔体达到型腔边界的最长与最Z,1为了满足流动平衡,浇口应位于这两个圆的公共部短时间差,通过使其最小以使设计方案尽可能接近分公共弦将相交圆的公共部分分为1~Z两部分平衡充填的设计要求可以通过对充填过程进Z,1如果优化后A处的注射速率比B处的大,最优浇口行数值模拟得到[5,6]XI(I=1,Z)是第I个浇口处应该靠近A,即位于第1部分,否则,最优浇口应位的注射速率,0是总的注射
8、速率在总的注射速率于第Z部分将区域1或Z与型腔的边界相结合,即一定的情况下,以熔体同时到达型腔末端为目标,可确定能满足平衡充填要求的浇口位置可行设计对给定浇口处注射速率进行优化,优化结果大致反空间映了熔体在型腔中不同部分流动所受的阻力及流设A点的坐标为(I点的坐标为(I1,y1),BZ,长等情况yZ),可以推出区域1的表达式为该优化问题有两个设计变量,在求解
