注塑模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的要求與步驟-閱讀頁
2025-07-15 07:20本頁面
【正文】 度（與主曲線相關(guān)），為標(biāo)準(zhǔn)溫度，為實(shí)驗(yàn)溫度。一批常用高分子材料的a，b，c及、值已經(jīng)計(jì)算求得，需要時(shí)可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。見圖817。首先必須構(gòu)造一個(gè)解題方案?？梢韵冉o出一個(gè)時(shí)間格柵，因?yàn)橛?jì)算是按時(shí)間進(jìn)程計(jì)算的，然后通過它再由給定的體積流量得到確定的空間步距。需要指出，完成上述疊代計(jì)算，往往要消耗大量機(jī)時(shí)，于是在許多場(chǎng)合下人們提出一些簡(jiǎn)化算法。方法如下：將注塑型件沿流動(dòng)方向至少分成10段（實(shí)際計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)值），用第一段初始輸入溫度計(jì)算壓力損失Δp，同時(shí)估算第一流動(dòng)段終點(diǎn)的平均溫度。最終將所有各段的壓力損失求和，即得到所考察注塑型件的總壓力損失。有些噴嘴流道橫截面是變化的，求算中應(yīng)當(dāng)考慮由于橫截面變化而引起的拉伸流動(dòng)效應(yīng)。最后求算的結(jié)果一般很好。一則通過描繪填充圖可以形象地了解物料在型腔中的流動(dòng)歷史，判斷物料填充的同時(shí)性和均衡性；二則根據(jù)描繪圖象就可由給定的澆口位置確定幾股物料匯合、熔接的位置和狀態(tài)；三則填充圖也是進(jìn)行流變計(jì)算的前提條件，因?yàn)橹挥薪柚畛鋱D才能將待計(jì)算的模塑型腔進(jìn)行有效的恰當(dāng)?shù)姆指?，然后逐步?jì)算。其基本物理思想與一維法計(jì)算壓力損失相同，稱作L/H法。計(jì)算目標(biāo)是在不同的溫度、不同幾何邊界條件和給定的體積流量下，確定不同填充時(shí)間點(diǎn)的流前位置。此前提是，從澆口到流動(dòng)方向上某一流前的壓力損失必須相等于從同一澆口到另一個(gè)流前的壓力損失。選擇第i條流線進(jìn)行計(jì)算。這兒再?gòu)?qiáng)調(diào)一下，確定流前的前提是：對(duì)每條被考察的流線，在任一時(shí)間段，從開始點(diǎn)（澆口）到流前的壓力損失都必須與其他相鄰的流線（屬同一流動(dòng)方向的）相同。若只需近似描寫填充圖象，上述關(guān)系式可簡(jiǎn)化。則壓力公式為： （830）利用平均速度公式 ，得到 （831）如果從澆口起考察一個(gè)填充過程，因?yàn)樵谝粋€(gè)確定時(shí)間段中，對(duì)所有方向的壓力增值都相等（該壓力增值即是物料向前流動(dòng)的原因），所以對(duì)于具有不同壁厚（設(shè)為H1，H2）的兩個(gè)流動(dòng)方向有： 即 =假定在兩個(gè)流動(dòng)方向的溫度相同（等溫流動(dòng)），物料常數(shù)K也相同。對(duì)矩形流道來說，流動(dòng)長(zhǎng)度僅與其相關(guān)的壁厚有關(guān)，兩者成正比。借助于這一簡(jiǎn)單公式，描繪填充圖象的圖解法變得十分簡(jiǎn)單。包涵所有中心流的包絡(luò)線即為經(jīng)過時(shí)間段的新的流前。圖819 矩形塑料箱的填充圖象（L/H法）注意L/H法不屬于有限元法，但這一簡(jiǎn)單的關(guān)系式（L/H=常數(shù)）在其他許多注射模型中也同樣有效。4． 有限元法繪制填充圖象圖解法只能對(duì)模具填充過程給出一個(gè)近似的圖象。只要二維就足夠了，因?yàn)槎鄶?shù)熱塑性塑料模塑型件的結(jié)構(gòu)是薄殼型的。4． 1 有限元法繪制填充圖的主要步驟用有限元法求解填充圖的步驟大致如下：1， 建造有限元網(wǎng)絡(luò)；確定澆口位置；確定初始流前的位置。計(jì)算時(shí)將這一小時(shí)間段的流動(dòng)視為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。4， 根據(jù)流前速度確定新的流前位置。6， 重復(fù)上述計(jì)算，直至全部型腔充滿為止。圖820 有限元法求解填充圖象的計(jì)算流程圖4． 2 編制有限元程序的基本方程根據(jù)上述步驟，將每一時(shí)間段中物料的填充過程均視為短暫的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)，因此可以將材料參數(shù)視為常數(shù)。對(duì)不可壓縮流體的二維流動(dòng)（設(shè)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤，y），有運(yùn)動(dòng)方程為： （832）式中u，v分別為物料在x，y方向的速度分量。對(duì)方程積分兩次得到物料沿x方向的速度分布： （836）同時(shí)得到平均速度： （837）同樣y方向有： （838）式中出現(xiàn)負(fù)號(hào)是因?yàn)閴毫μ荻葹樨?fù)值；物料粘度取粘度沿壁厚方向的平均值。綜合上述方程，得到： （840）簡(jiǎn)寫為： （841）此方程為編制有限元程序的基本微分方程（Poisson 微分方程）。4． 3 有限元程序設(shè)計(jì)有限元程序從基本微分方程（Poisson微分方程）的泛函形式出發(fā)： （842）這兒相應(yīng)于一個(gè)能量，需要通過變分使其極小化，求得過程的一個(gè)可能解。設(shè) （843）或 這兒是該單元各節(jié)點(diǎn)上的壓力，是x , y的形狀函數(shù)。求變分的計(jì)算是通過對(duì)節(jié)點(diǎn)壓力求導(dǎo)而進(jìn)行的，因?yàn)橐髽O小值，所以有： （844）對(duì)和求導(dǎo)分別得到： （845） （846）展開來寫，變?yōu)椋簩懗删仃囆问?，則有： （847）展開來寫，即為： （848）矩陣稱為有限元的單元?jiǎng)傂跃仃?，其分量分別為： （849）問題的進(jìn)一步求解就是經(jīng)典的有限元（FEM）法的應(yīng)用。有關(guān)的詳細(xì)內(nèi)容，特別是偏數(shù)學(xué)方面的問題，有興趣者可參考有關(guān)文獻(xiàn)。圖821是對(duì)一個(gè)膠帶紙切割器進(jìn)行有限分割及其填充過程模擬的示意圖。其中每條流線表示相等的流量，流線間的距離代表通過型件中相應(yīng)區(qū)域的流量。對(duì)制品的強(qiáng)度和外觀都十分不利。尤其這時(shí)的熔接痕很短，而且出現(xiàn)在厚度較大處。圖821 對(duì)膠帶紙切割器的有限分割及填充過程模擬圖822 澆口不同所引起的不同流線分布有限元法也可以用于注塑模具溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算，具體方法因超出本書范疇暫略。圖823給出一個(gè)制品橫截面為“T”型的注塑模具的控溫管路安排及溫度場(chǎng)分布情形。同樣地，圖824給出一個(gè)制品橫截面為正方形的注塑模具的四分之一中的控溫管路安排及溫度場(chǎng)分布情形。而且有限元法計(jì)算的物料填充性能是逐點(diǎn)逐步得到的，所以其提供的數(shù)據(jù)比其他方法多得多?？傊?，通過有限元法設(shè)計(jì)模具，可以用很小的代價(jià)，方便地修改和完善設(shè)計(jì)方案，避免了通常設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)性和盲目性，調(diào)動(dòng)了設(shè)計(jì)師的能動(dòng)性，使注塑模具的設(shè)計(jì)最優(yōu)化。當(dāng)然采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的最終方案，仍然需要在實(shí)踐中檢驗(yàn)和完善。207 / 23
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