基于充填分析的注塑模澆口位置優(yōu)化設(shè)計研究

中國注塑網(wǎng)

的澆口位置也滿足的條件利用充填分析技術(shù)。結(jié)合實洌，確定出合理的流道設(shè)計通過CAE技術(shù)在具體的產(chǎn)品設(shè)計過程中的應用說明充填分析技術(shù)在優(yōu)化浼口位置設(shè)計中的作用充校流動分析發(fā)展到現(xiàn)/1：，尤論是坪論還玷數(shù)ffm達以付比較成熟j丨。作々1：程技61如Mfr押地丨I流動）>祈仍以所山丨臨的要課題，1片從泛丨丨倫咒設(shè)丨卜這-H體的H題出發(fā)作細地闡還r允填分析技私A：投u戊計屮的應丨ij，汴通過r1.fV：'i丨外的驗id：1注塑模澆口設(shè)計概述注塑模澆U的類很多，常見的側(cè)澆n、點澆M、潛伏式澆N、圾形澆門、薄脫澆口等多種，根據(jù)其特忭不M使丨丨丨在fH場合澆-般都比較細小，N而流逍附乃很大，細微的變化都會十增料熔體的允填產(chǎn)生很九的影響十的設(shè)iM！、：設(shè)丨Hf壞付制品頃詰和"丨成增性影響很澆N的數(shù)丨j和RS主耍影響允模式。而澆丨丨的形狀4k（要影響熔體流動性質(zhì)泛門沒計A說動的允坩悅r；-iftiQ1避免射流。滯流、象的發(fā)十。　　除lh熔體的流動R度超過丫實的限制，否則心盡！A丨I中澆丨。這+僅丨是模H加的M題，最又鍵的是多澆N的設(shè)置將會引起更多的熔接線和熔fr痕澆n數(shù)丨1和丨（（置的設(shè)汁對制品的質(zhì)M和可成吧忭影響很欠，如模洱的排氣孔，翹曲和收縮，過丨玉和允填4；充分等除廠窄長形制汴外，單澆u設(shè)計史利于材料、溫度、壓力的均勻分市以及取向：仵實際心用中，并不是所有的模具都能滿足所的設(shè)計準則，因此必須根據(jù)實際情況判斷什么是合理的澆「位置設(shè)汁理圯的澆n位罟的設(shè)汁準則足：泛rms應保證制品的完仝允填澆〔丨位s位保證熔體流動可以將模具中的氣體推到分削面處或能夠有效地排氣以防止裹氣發(fā)卞。，保證腔中的'今：氣得到充分的釋放，以避免產(chǎn)生穴其罕：發(fā)生燒斑。注R揭等現(xiàn)象厚壁處流向薄壁<域，保證熔體的充分充填澆u位置應保證各t方向的流動長度相等，防止制件的部分區(qū)域經(jīng)歷過壓如對稱制件應將澆n設(shè)置在對稱點以避免非對稱充填所引起的收縮和翹曲-澆n位置不應處于承受強載荷的區(qū)域，因為澆|）區(qū)域有可能是強度最弱的部位，澆u位置設(shè)計應防止發(fā)生噴射澆u位置的設(shè)計應盡量減少熔接線的出現(xiàn)，特別是在主要表面上出現(xiàn)熔接線、流痕等，以避免影響材料的使用性能和制品表面質(zhì)量等n斑不應出現(xiàn)在外觀表面和功能表面-注射成型充填流動過程是一個相當復雜的物理過程，1卜：t頓流體的高溫塑料熔體在K力的驅(qū)動下通過流道，泛N向較低溫度的塑腔允填，一方面由于模丨4傳熱而快速冷卻，另-方面因高速剪切產(chǎn)生熱M，問時伴隨有培體固化、體積收縮、分子取向及可能的結(jié)晶過程隨著塑料熔體壓力、溫度和剪切速率等物理試在充模過程中的發(fā)展變化，塑料熔體的流動u為將直接影響塑料件的最終形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)?！　∪∠蚝蜌堄鄳σ虼巳藗兿Ｍ谀＞咧圃熘熬湍軌蝾A測熔體的充填狀況，以便及早發(fā)現(xiàn)問題，修改設(shè)計圖紙而不是返修模具。充填分析技術(shù)的出現(xiàn)提供了這種可能，它可以預測熔體流經(jīng)流道、澆口填充型腔的過程，可用于優(yōu)化產(chǎn)品和模具設(shè)計，確定合理的澆u和流道設(shè)計，預測所需的注塑壓力和鎖模力，1；河由奮科技攻關(guān)項H（10607113）收稿1期：2（）0卜丨1418并發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的成型缺陷，將工程設(shè)計問題建立在科學分析的基礎(chǔ)上?！　〉?，充填分析技術(shù)只是一種工具，用來幫助和完善工程師的設(shè)計而不是取代他們。因此，和其它工具一樣，分析模擬作用的大小取決于使用者的熟練程度，或者說，取決于使用者對分析模擬結(jié)果的正確認識和判斷?！　部谖恢脙?yōu)化設(shè)計案例分析產(chǎn)品來自于河南鄭工橡塑模具國家工程研究中心有限公司，充填分析軟件采用鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心所開發(fā)的Z -MOLD流動分析的基本思想是先將整個型腔劃分成網(wǎng)格，并形成相應于各節(jié)點的控制體積單元，建立節(jié)點壓力與流人節(jié)點體積單元流量之間的關(guān)系，得到一組以各節(jié)點壓力為變量的控制方程。在筆者的工作中，流動分析采用廣義的Hele型，沿用流動網(wǎng)絡(luò)分析法的基本思想，將三維制件劃分為三角單元。利用控制體積法建立型腔面內(nèi)壓力場求解的有限元方程，沿厚度和時間域差分建立方程溫度場求解的差分方程。耦合利用有限元/有限差分來求解控制方程，并根據(jù)節(jié)點控制體積的充填狀況實現(xiàn)熔體前沿的自動更替和推進，以實現(xiàn)注射模充填過程的動態(tài)模擬。通過流動模擬可以得到任意時刻型腔內(nèi)壓力、溫度、速度等物理量的分布，以及任意時刻熔體前沿的位置等。　　研究以不同設(shè)ti的彩票機外殼產(chǎn)品作為實際的算例，應用CAE技術(shù)進行設(shè)計。所采用的材料為GE公司的ABS 28818E，注塑時間為3 s，熔體溫度為230，模具溫度為35T.在優(yōu)化設(shè)計過程中主要關(guān)注以下幾個問題：澆口數(shù)目與熔接線、充填壓力、鎖模力、廢料等之間的關(guān)系。目的是為了判斷應該采用的澆口數(shù)目，一般來講，在注塑機允許的范圍內(nèi)，應盡量采用單澆口?！　部谖恢门c成型壓力、熔接線位置、流道內(nèi)的壓力損失等之間的關(guān)系。目的是為了避免過高的注塑壓力、不適宜的熔接線位置，以及盡量縮短流道以防止過大的壓力損失和產(chǎn)生過多的廢料n澆口位置與流動型態(tài)、模具結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。澆口應盡量處于制件的中心，以避免局部的過壓和滯流現(xiàn)象發(fā)生?！　橹破肥疽鈭D和數(shù)值分析有限元網(wǎng)格。依靠經(jīng)驗的判斷和模具的結(jié)構(gòu)，澆口位置適宜的區(qū)域主要處于1、2點所在的邊h和3、4、5點所在的邊上。下面將針對每一個澆口位置設(shè)計進行充填分析，其中方案1方案5的澆n位置分別在中1制品示意圖和數(shù)值分析有限元網(wǎng)格為不同設(shè)計方案的壓力、壓力損失、鎖模力。　　為方案1的充填等值線和熔接線圖，其中注塑壓力為116.5MPa，流道內(nèi)的壓力損失為54.55MPa，鎖模力為3方案1的充填等值線和焙接線圖從可以看出，右邊首先充滿，然后熔體冉允向左邊，這也是造成注塑壓力過高的原因，同時也無法保證制品性質(zhì)的一致性和均勻性，會發(fā)生局部過壓和引起制件較大的翹曲變形，甚至會發(fā)生充不滿和滯流現(xiàn)象，特別是熔接線位置出現(xiàn)在功能界面，因此它不是一個合理的設(shè)計?！　榉桨?的充填等值線和熔接線圖，其中注塑壓力為109.6MPa，流道內(nèi)的壓力損失為2MPa，鎖模力為3432kN，：，從可以看出，它正好與方案I相反，左邊首先充滿，然后熔體再充向右邊，它會出現(xiàn)與方案I方案2的充填等值線和熔接線圖同樣的問題，因此，它也不是一個合理的設(shè)i丨，只是它的熔接線位置較方案1更合理一些?！　榉桨?的充填等值線和熔接線圖。其中注塑壓力為98.96MPa，流道內(nèi)的壓力損失為49.26MPa，鎖模力為3方案3的充填等值線和熔接線圖從可以看出，由于澆口位置的抬高，流道長度將縮短。因此流道內(nèi)的壓力損失要比方案1和方案2小，但由于各個方向流動長度的不一致，它出現(xiàn)了方案2類似的問題，同樣是左邊首先充滿，然后熔體再充向右邊，上部橫欄部出現(xiàn)明顯的熔接線，因此，它也不是一個合理的設(shè)計，為方案4的充填等值線和熔接線圖，其中注塑壓力為100.36MPa，流道內(nèi)的壓力損失為46.51MPa，鎖模力為從可以看出，各個方向流動長度基本一致，熔體幾乎是同時充滿制件的各個角落，橫欄上的熔接線也偏離中心而靠近結(jié)構(gòu)強度較好的角部，鎖模力和注塑壓力也處于成型設(shè)備所允許的范圍之內(nèi)。因此，它是一個合理的設(shè)計P方案4的充填等值線和熔接線圖為方案5的充填等值線和熔接線圖，其中注塑壓力為95.2MPa，流道內(nèi)的壓力損失為53.45MPa，鎖模力為2599 1成」從充填壓力、鎖模力和熔接線位置來看，方案5也是一個很好的設(shè)計，但從充填模式來看，它容易引起較大的翹曲變形，而且由于澆口位置偏離模具中心，會給模具設(shè)計和制造帶來很大困難?！　》桨?的充填等值線和熔接線圖綜合以上分析，可以認為方案4是一、比較好的澆口位置設(shè)計：，3結(jié)語應用充填分析技術(shù)，可優(yōu)化模具設(shè)計。確定合理的澆口位置，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的成型缺陷，從而大大降低模具設(shè)計制造成本，節(jié)約時間。