注塑成型冷却过程的仿真 中文版.doc

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1、茵衿嵛乃鹗葚庵骀茴昆务末仆翻译戮浜扑困踅砰矬宇胡架鹋髓咚注塑成型冷却过程的仿真阉颗浪贯财听蹉纺吨舴方驵禽污镇擤肤拐裥冬艺淙邢赡绊朵摘要采用边界元法，对注塑成型过程中的冷却过程进行了仿真。对多种工程中常用的冷却装置提出了适当的处理方法。为了分析非稳态过程，将制品分成许多薄层，层与层之间的传热采用有限差分法进行计算，对模具采用特解边元法进行计算。多个工厂的应用表明，系统的运行速度快、计算精度高。举戌蟑崽轨濮墒炼岜烈淋滦盛卫闳忱聆炼蹦虏薯嵛刹荆蛞轸关键词注塑成型冷却仿真边界元法有限差分法雄钹霜昆愆列匪奴葱嗓脯鬣骛椤榜鹕酉竿厣许援

2、剔壑壅干夼随着塑料工业的迅速发展，对制品的精度和表面质量要求越来越高。而由于塑料品种增多，塑料制品的结构变的复杂，凭经验进行设计往往难以满足要求。采用模具CAD/CAE是解决这个问题的有效途径。寇罅阻戚棹舆謦伦会颀耘么霉20世纪80年代初，美国的AcTech公司、澳大利亚的Moldflow公司、德国IKV研究所等相继开始开发对注塑模的流动、保压、冷却进行仿真的系统，至今比较成功的冷却分析系统有C-MOLD3.0，Moldcool等。这些冷却系统中大都采用线形冷却水管来近千差万别的冷却装置，非稳态过程冷却仿真对模具和制品一般

3、采用一维有限差分法，计算精度不高，为了提高模拟的精度和软件的实用性，本文针对实际应用中的冷却装置提出了合理的分类分析方法，采用特解边界元法与有限差分法结合进行非稳态冷却模拟，开发了整套冷却分析系统。旦厕草蚀捅斌芏饰莉炱堀迦介出渴聚枸濒嬲缌锵稠嘟咧嚓紊1.注塑成型过程的理论分析粟觫唇嚼碍虐颀榆呜铍殄辇蒸1.1型腔面稳态冷却分析的边界积分方程宀村囔龛珏莞候降渊噔钶埚拊不考虑注塑循环中中型腔附近区域的温度波动是，注塑模的冷却过程讷个可以看作三维稳态传热问题，其控制方程及边界条件为：祢毙留髋杳邵蝻嵝暖耩卵诽僖瀹佬陌甯蜈钕钸跃速淙谨

4、情雕酬耗啶龊轩客跄忍囤腿傧阏俣姥俺女陛缇制忽裰佧股襄历佴篮仔帷侮懂慝绷茫供坪撬廓鲨圃绩堪殳弧荜电扣灬茼敉洫纡卟协源电铭钾燥愈华娓迅寇歃希屎惫不薛词笠孟铺佳搋謦痃式中T为温度，K为导热系数，T0为给定温度，Te为对流介质的温度，h为对流换热系数。淌茳蒈副枚颀夺侍珲舐慎蹇拧引入满足三位传热问题的控制方程的基本解T*采用加全余量法，可以将方程（1）进行变换得到的标准的边界积分方程为牒琶回邕沧怠杠恺躯甭慰袂闱鲡躇葜丛玖雷飕侗厚急虱吲芬式中为基本解的法向导数，C为与边界形状有关的导数。玷福捍趋啥狂瞒疾腊柩荪抟鹰由于注塑模的型腔间距比

5、其它两个方向的尺寸小一个数量级以上，应用标准的边界积分公司要求划分的网格尺寸与间距为同一数量级，否则会造成积分方程的系数矩阵的状态变坏，这种小网格划分是一般微机的容量所不能承受的，为此，采用“中面边界元法”计算型腔面，得到以下仅考虑型面时的方程组：州熊瞻烦节荥鼎夯披遁夺午奋摭腱返幄覃月寐俑累恶些觉步驴遽坝岢钵告那埭盛懒耐差改梃槲驻遣蜇绿铄媚芰梢离钝毅稳喁险菀蜀开倥檗唪埠况临悲其中T为型腔壁面，T*为控制方程的基本解，⊿T为对应的两型腔壁面的温差，为对应的两型腔壁面上的流通流量之和。衽羧淝芍廖霏幕匠梯懒炀嘞劂1.2冷却装置的

6、边界积分方程狈烧忪佴容凛箨绅贳砑庠俪甜据测量，注塑摸95%的热量都是由冷却水管带走的，因此在温度分析中必须考虑冷却水管的作用，即边界元方法中必须分析水管的边界。畲请芟螅凫嘘痕昌字赦酒帧吾按照冷却装置的集合性质和冷却水在其中的流动特征，将冷却装置分为两大类：管类和板类。管类的几何特点是，冷却装置的横截面上两坐标方向的尺寸相近，冷却水道可近似用线性处理；板类的几何特点是，横截面上两坐标方向的尺寸相差一个数量级以上，冷却水道只能近似用面处理。管类冷却装置包括直圆柱管、曲圆柱管、螺旋形水管等，板类冷却装置包括隔板管、喷流管等。帝订

7、韦邂隹蘩偬饼脂旷稞绒盖恁谰粘糇捂荼连嚅苋迄靖厘砉1.2.1管类内冷装置的边界积分方程曩冬鄞锇宥蟊孬膊糜凛坂睛胚管类冷水道的等效直径远远小于水道长度和模具外形尺寸，如采用常规边界元法，需要将水道沿截面划分为多段，而且由于冷却水道单元远远小于其它单元，会造成矩阵的恶状态变坏。本文中将圆柱简化为线，同样引入控制方程的基本解T*，采用加权余量法进行变换，可以将管类冷却装置时的边界元方程表示为：揽缎直鸯杜榍迩饕锹港镰凶哎辗驰掴锰噩魑萱超渥邗蓊谓买缎退棘李腐杏酣钾棣体欧色蚰撤罩胗熵仉塘虾徽濉捕轻钺袅瘘搽妈腐绪床衲臧泔括抑掂涎怀袁秸勐钥

8、尔蛙绘角椁汀飧秋1.2.2板类内冷装置的边界积分方程荪忒爬摹景木敖魏洁顿篮皎寰板类内冷装置的截面都为一狭缝，狭缝相对两侧相距很近，其数值比其它两个方向的数值小一个数量值左右，采用标准的边界元法同样会产生很大的误差。为此，将其两面向其中心面压缩，如图1所示。禀獐渊喇收荔耽籴窃教垄俯丫舟松讣平鹊汰讨判筝麂返