资源描述：
《注塑模冷却分析系统的研究与开发》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13卷第4期中 国 塑 料Vol113No41999年4月CHINAPLASTICSApr1999机械与模具3注塑模冷却分析系统的研究与开发陈静波 申长雨 刘春太 王利霞 曹 伟(郑州工业大学国家橡塑模具工程研究中心,郑州450002)摘 要 介绍了一个注塑模冷却分析软件系统。该系统将图论思想列入冷却介质的流动分析,利用边界元法求解模具三维温度场,实现了冷却管网的自动分析和模具型腔温度场的准确高效预测。 关键词:注塑模 冷却系统 计算机辅助工程量也难以保证。为了确定冷却系统参数对冷0 前言
2、却时间及模壁温度的影响,优化冷却系统设 注塑模冷却过程指的是从浇口凝固到制计,国内外学者开展了大量的研究工作。80品从模具顶出这一阶段,占成型周期的3/4年代以来,由于CAD技术及有限元、边界元以上。冷却过程中,熔融塑料发生固化,固化等数值计算方法的广泛应用,用有限元法和过程中放出的热量通过模具由冷却介质带边界元法分析计算注塑模温度分布和冷却时走。该过程中模具型腔温度的高低及均匀性间等取得了较大进展,并且形成了把数值模直接影响到注塑件生产效率和质量。注塑模拟和图形结合起来,使冷却系统的计算机模
3、的温度状态受多种因素的影响,但其控制和拟分析实用化,在国际市场上出现了一些商调节主要靠冷却系统来完成。冷却系统的主品化的注塑模冷却分析CAE软件,如美国〔1,2〕要设计参数包括:冷却孔的尺寸、位置及各冷ACT公司C2COOL,SDRC公司的〔3〕却孔的联接关系等几何参数和冷却介质的流POLYCOOL22和澳大利亚MoldFlow公司量、温度等物理参数。的MF2COOL等。利用这些软件,可在计算 长期以来,注塑模冷却系统的设计主要机上对注塑模冷却过程进行数值分析,为设采用传统的方法,冷却回路的布
4、置和冷却参计者评估设计方案提供依据,并通过交互修数的确定往往在设计的最后阶段凭设计者的改方案,在模具制造之前使设计达到优化,提经验和直觉进行,缺乏理论依据和科学的计高塑件质量和成型效率,缩短模具设计制造算方法,往往导致模具成型效率低,塑件的质周期。但国外软件价格昂贵,难以在国内普及。本文在借鉴国内外现有的注塑模冷却系“八五”攻关项目统设计、分析理论的基础上,将注塑模设计、 收稿日期:1998204201传热学、数值计算方法和CAD技术有机结合©1995-2005TsinghuaTongfang
5、OpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.94注塑模冷却分析系统的研究与开发起来,研究并建立了一套较为系统完善的注2L11式中 K=f为阻力系数塑模冷却介质流动分析和模具三维温度场计D2gA(2)节点方程算的教学模型,并开发出一套先进实用的注 对任一节点(冷却孔的端点)而言,流进塑模冷却分析软件系统。流量与流出流量的代数和为零。即:1 基本理论及公式ΣQij=qi(3)式中 Qij———与i节点相连孔j的流量,流111 冷却介质的流动分析 进为正,流出为负
6、冷却回路中冷却介质的流量分布及流动qi———外界供给i节点的流量,流进状态直接影响到冷却系统的冷却效果,模具为正,流出为负温度场的计算结果在很大程度上取决于冷却 对于有N个节点M个冷却孔的回路,回路中流量分布的计算是否可靠,特别是对共有N-1个独立的流量方程,即i=1,2,于复杂回路(有多个闭合回路,冷却孔的联接⋯,N-1;写成矩阵形式为:方式既不是串联,也不是并联)更是如此。在[B]{Q}={q}此给出确定复杂回路中冷却介质流量和压力〔4〕式中 [B]———(N-1)×M的回路基本关分布的一
7、般方法。〔7〕 联矩阵11111 基本假设{Q}———M×1的列阵 冷却介质在冷却回路中的流动为一维不{q}———(N-1)的列阵可压稳态流动。(3)回路方程11112 基本方程 一个回路内净压头损失的代数和为零,(1)Darcy2Weisbach方程(压头损失方即:程)ljLV2Σhij=0(j=1,2,⋯,L)(4)h=fi=1fD2g式中 hij———j回路中第i个孔中冷却介质式中 hf———压头损失,hf≡P/ρg 的压头损失,正负与Qi相同ΔP———冷却孔两端压力差lj———j
8、回路中所包含冷却孔的个数f———孔壁摩擦系数,f≡f(Re,e/L———冷却回路的基本回路数,L=D)M-(N-1)Re———雷诺数由方程(1),方程(4)可写为:e———孔壁粗糙度lj2ΣKiQij=0(j=1,2,⋯,L)(5)D、L———孔的直径和长度i=1V、ρ———冷却介质的平均速度和密度写成矩阵形式为:2g———重力加速度[C][K]{Q}={0}〔7〕 若设冷却孔的横截面积为A,冷却介质式中 [C]———L×M的基本回路矩阵的体积流速为Q,则有V=Q/A,代入方程[K]———M×
