资源描述：
《注塑成型冷却过程数值模拟91163》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第4期高分子材料科学与工程Vol.18,No.42002年7月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJul.2002X注塑成型冷却过程的数值模拟陈静波,申长雨,王振飞,刘春太(郑州大学橡塑模具国家工程研究中心,河南郑州450002)摘要:采用循环平均假设,忽略模壁温度的周期变化,将模具的传热简化为三维稳态热传导问题,考虑到注射模的结构特点(型腔为狭缝面,冷却孔细长),推导出求解其温度场的边界积分方程;注塑件的传热简化为一维瞬态热传导,给出确定其冷却时间及表面循环平均热流的方法;通过模具及塑件传热的耦合迭代分析
2、,使模具2塑件界面的温度和热流满足相容条件,最终确定模具型腔的温度分布及塑件的冷却时间。最后通过一个例子说明数值模拟在冷却系统设计中的应用。关键词:注塑成型;冷却;数值模拟;边界元中图分类号:TQ320.66+2文献标识码:A文章编号:100027555(2002)0420021205热塑性塑料的注塑成型周期主要包括充人员评估设计方案,优化冷却系统设计提供必模、保压及冷却等过程。冷却过程指的是从浇口要依据。凝固(即保压结束)到制品具有足够的刚度从模1冷却过程的数学模型具中顶出这一阶段,该过程中由于无塑料熔体1.1基本假设的运动,因此是一个典型的热传导过
3、程。其内部实际的冷却过程十分复杂,在建立其数学较高温度的熔体将热量传导给温度较低的外模型时需做适当简化,其基本假设为:层,外层再将热量传递给模具,最后通过模具由(1)模具在稳定状态下工作,型腔温度波动冷却介质带走。冷却过程对塑件的生产效率和较小,忽略模壁温度的周期性变化,只考虑循环质量有着重要影响。一方面,冷却过程约占成型[1]平均(稳态)温度分布;周期的四分之三,高效的冷却可以缩短冷却时(2)塑件较薄,忽略面内的热传导,只考虑间,提高成型效率;另一方面,均匀平衡的冷却沿塑件厚度方向的热传导;可以避免塑件表面热斑,降低制品内部残余应(3)塑件与模壁完全
4、接触,塑件表面温度与力和翘曲变形,提高制品的外观和内在质量及模壁温度相等;精度。[1](4)模具外表面散热较少,可忽略不计。注塑成型的冷却过程主要靠模具的冷却系1.2模具传热的数学模型统控制和调节,因此冷却系统的设计目标就是1.2.1模具温度场的控制方程:由基本假设使塑件达到快速、均匀和平衡的冷却。冷却系统(1),模具传热问题化简为一无热源的定常热传的设计参数包括:冷却孔的位置、尺寸及连接关导问题,其温度场的控制方程为:系等几何参数和冷却介质的流量、进口温度等2225T5T5T2+2+2=0(1)工艺参数。冷却过程数值模拟的目的是在给定5X5Y5Z冷却
5、系统设计参数后,预测出模具型腔、型芯的Fig.1中V是由模具外廓表面Se、型腔表面Sp温度和温差分布及塑件的冷却时间等,为设计和冷却孔表面Sc为边界围成的区域。X收稿日期:2000211224;修订日期:2001204210基金项目:河南省杰出青年科学基金、河南省自然科学基金(004041400)资助项目作者简介:陈静波,男,36岁,教授.©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.22高分子材料科学与工程2002年1.3.2初、边值条件:在对塑件进行一维瞬态热传导分析时
6、,初始条件可取注射温度或保压结束时塑件的温度分布,为简化起见,取均匀的注射温度T0为初始条件,即:Tp(z,0)=T0(7)由基本假设(3),边界条件塑件的表面温度即为型腔表面温度,即:+Tp(h,t)=T(8a)-Fig.1SchematicviewforaninjectionmoldTp(0,t)=T(8b)+-式(8)中:h——塑件的壁厚;T和T——模1.2.2边界条件:在模具型腔表面上有具型腔上下表面的温度。-Km(5Tö5u)=q(2)t1.4模具与塑件传热的耦合分析式中:u——型腔表面的外法线方向;Km——为了求解模具温度场的控制方程(1)
7、,需知模具的热传导率;q——循环平均热流,由下式道所有的边界条件,其中冷却孔表面为第三类给出t边界条件,模具与冷却介质之间的换热系数可c由式(5)确定,模具外表面为绝热边界,上述两q=(1ötc)∫q(t)dt(3)0类边界条件均已知;对型腔表面边界而言,要确式中:tc和q(t)——塑件的冷却时间和瞬时热定其循环平均热流lq,可通过对塑件进行一维流,可通过求解塑件的热传导方程得到。传热分析(即求解方程(6))得到,但求解方程冷却孔表面Sc的边界条件为:(6)时又需知道模具型腔表面的温度,这意味着Km(5Tö5u)=h(T-Tc)(4)冷却过程的模拟需对
8、模具与塑件的冷却进行耦式中:u——冷却孔表面的外法线方向;T——合分析,使模具型腔表面的温度和
