1、第四章 注射成型CAD 4-1 注射模结构CAD 4-1-1 注射模结构CAD的内容注射制品的几何造型模腔工作面的自动生成模具结构方案设计标准模架的选择二维工程图的生成结构计算与校核,4-1-2 注射模结构CAD应具备的基本功能强大且完善的几何造型能力标准化设计设计数据的处理和管理拥有充分的柔性和适应性,4-1-3 注射模结构设计软件实例软件总体结构(P174G6-5),标准模架选择及编码 原电子工业部颁布的标准模架(SJ2528-84)：10类基本模架，44种派生系列，31150种具体规格。Z 系列：单分型面模架系列T 系列：双分型面模架系列,标准模架选择流程(P175G6-6),利用编码存
2、储和管理模架数据。 顶杆零件的编码示例(P176G6-7)。,利用数据库存储和管理模架数据,成型零件设计成型零件设计中的难点之一：镶拼式结构设计。由于镶拼结构的多样性和复杂性，故目前仍以交互方式为主进行设计。镶块件的标准化、参数化解决是镶拼式结构设计的重要途径之一。(P178G6-8,G6-9),参数化图库参数图形的集合。参数化图库主要用于标准零件和通用零件的设计、管理与应用。,图形数据库结构(P181G6-11)图形数据库结构中“终点坐标”和“标注点位置坐标”的确定：,参数化图形库的建立思路建立参数化基本图元(元件)子库；在基本图元子库的基础上，通过图形变换和布尔运算，生成复合图元或零部件几
3、何结构图；为零部件几何结构图标注参数尺寸。,参数化图形库的使用(P182G6-12),4-2 注射成型过程数值模拟 4-2-1 塑料熔体流动过程模拟目的：预测熔体充模过程的流动行为，尽早发现设计中存在的问题。 一维流动分析一维流动的三种基本形式,圆管流动 矩形板流动 径向流动,可以利用有限差分法求解上述(4-3)(4-10) 。 具体解法思路： 已知某一时刻的温度场 T ，利用上一时刻的粘度和式(4-7)求得流动率S；利用式(4-6)求得压力梯度，便可知该时刻压力场P；利用(4-11)求得该时刻的粘度 ；利用(4-8)求得 ；利用(4-10) 求得粘性热 ；利用(4-9)求得熔体流速场 u；再
4、利用(4-4)求解下一时刻的温度场 T；。 如此循环，直到整个一维模腔被熔体充满为止。,(2) 二维流动分析经过适当划分，将二维流动转化成一维流动单元的串联，然后利用一维流动分析模型求解熔体的二维流动过程。常用一维流动单元举例,圆形管 具有中心浇口的圆板 具有边缘浇口的平板 具有中心浇口的圆环板,下图是某个二维模腔经适当划分后形成的九个流动单元，由这九个流动单元构成了五条流动路径：,1-2-9、1-3-4、1-3-5-6、1-3-5-7、1-3-5-8,二维流动分析思路：以一维流动分析诸方程为基础；在一个时间步长内只考虑一个单元的熔体流动过程；因每条路径的入口压力近似，且沿每条流动路径的总压力
5、降应相等，所以，利用迭代法求解基于一维流动分析的塑料熔体流动诸方程时，应分别沿每条路径更新其体积流量Q；只要流动单元内的熔体流动尚未停止，则在每个时间步长内，都需要更新单元的温度场；根据更新后的体积流量，计算熔体在每个未充满单元内的前沿位置；根据一维流动分析中所介绍的步骤，计算单元内的压力场、速度场和温度场等；重复上述一维计算步骤，直到全部流动路径上的单元均被熔体充满为止。,(3) 三维流动分析通常将三维流动问题分解成流动平面(x-z平面)的二维分析和壁厚(y)方向的一维分析。流动平面内的未知量(如，温度、压力等)用有限元法求解，而型腔壁厚方向上的未知量(如，时间等)则用有限差分法求解。在求解
6、过程中，有限元法与有限差分法交替进行，相互依赖。,(4) 数值求解过程(P191G6-23),4-2-2 注射冷却过程模拟 影响塑料制品冷却的主要因素：制品结构、冷却管道类型和尺寸及位置、冷却介质流速与温度、制品与模具之间的非稳态热交换等。 一维冷却分析 管边距与管间距计算,一维冷却系统的管道布置举例(P192G6-24) 用迭代公式求解一维冷却系统的管道布置,具体解法：设初值d0、b0/a0和 j 代入(4-13)中求得 J 比较 J 与 j 若J 与 j 的差值在允许范围外 减小比值 b/a(或增大 d)，继续迭代 。利用热平衡方程求解出初值 q 设初值 a=d 将初值代入(4-14)求得 Qc 比较q与Qc 若比值超过允许值 增大 a 继续计算Qc 。上述两个迭代相辅相成(由b/a关联)，以最终得到a和b。,冷却时间计算,热阻计算(略)热阻：模壁同冷却水道之间的传热阻力，与模具材料、模壁和水道之间距离有关。,冷却水道总长度计算冷却水道总长度取决于冷却水道总面积A：,预测制品的实际脱模温度制品与模壁之间的温差可表示为针对制品的一个冷却循环,联立解(4-20)、(4-21)，采用迭代算法，便可得到给定冷却条件下制品脱模温度的预测值 T1min。,(2) 二维和三维冷却分析(略),塑料注射成型数值模拟举例,
