73 式中τ为第i段剪切应力;k为稠度系数L,为第i段半径初始值n按传统设计值设定(见表1),流道各段 流道长度。 长度L,为L1=168mm,L2=182mm。 P流表达式表明它是各流道段半径n(i=1,2,设计步骤: ……m)的函数,据此由(1)可构成如下优化目标函数 a)由(2)式建立优化目标函数 F(n)=p流道(r)+P充)/P公称 b)由(3)式建立上游流道与下游流道之间r的约 式中F(r)为压力有效利用率。 束关系 13约束函数的建立 c)由(4)式建立同级流道之间r的约束关系; 绝大多数热塑性材料都是非牛顿流体,当采用幂 d)通过CAE分析定出充模时间 律模型并考虑泊叶肃流动时,某流道i的轴向压力梯 e)设定流道半径初始值r 度A和体积流量Q,以及半径r有如下比例关系 )计算流道压力分布情况 g)由流道压差计算压力有效利用系数 当熔体流动△r时间后,熔体流动距离为v,△t,速度到} h)检查压力有效利用系数是否接近0667,是则 ,可表示为 i)调整r返回f, j)退出并输出结果 某流道i在△r后其压力降有如下比例式 表1优化设计与传统设计对比 Tab 1 Results comparisons of op tm al design w ith trad 如要在△t时间后保持熔体在所有各流道里的压力降 传统设计 优化设计 相等,Q,与n3之比应为常量,即 P 充模时间/s 据此为使流道系统中每个分流道都保持恒定的体 ∑PMPa 3256 积流量,下列约束函数必须成立 F(ro 05157 06197 ∑n 式中n为上游流道的半径,n为下游流道的半径,d为 r处所具有的分支数。见图1 平均剪切速率/s1 11280 27.67 流道用料质量/ 流道体积/m3 r;1 冷却系统 图1上游流道与下游道示意 浇注系统 Fig 1 Up runner ru vs Dow n runners rj 此外,若希望流体能同时到达各流道最末段,则下 式需成立 L+∑I(1+∑m) h+2((+2)力a 公式推导见文献) 2计算实例 图2所示为某仪表集团生产雅马哈摩托车仪表壳 的浇注系统及制品布置图,现以流道尺寸为优化对象 进行设计。其有关的数据如下 图2雅马哈摩托车仪表壳的注塑模型 注塑材料为ABS,制品体积578×10mm3,注塑 Fig 2 The injectin model of motor speedom eter shell 温度为240℃,注塑机注射压力124×10MPa,流道 由表1可看出,采用新方法对流道系统中的流道 01994-2009ChinaAcademicJoumalElectronicPublishinghOuse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net式中 Σi 为第 i 段剪切应力; k 为稠度系数; L i 为第 i 段 流道长度。 P 流道表达式表明它是各流道段半径 ri (i= 1, 2, ……m ) 的函数, 据此由(1) 可构成如下优化目标函数 F (ri) = 〔P 流道 (ri) + P 充〕öP 公称 (2) 式中 F (ri) 为压力有效利用率。 1. 3 约束函数的建立 绝大多数热塑性材料都是非牛顿流体, 当采用幂 律模型并考虑泊叶肃流动时, 某流道 i 的轴向压力梯 度 +i 和体积流量Q i 以及半径 ri 有如下比例关系: +～i 1 ri Q i ri 3 n 当熔体流动△t 时间后, 熔体流动距离为V i△t, 速度 V i 可表示为: V i= Q i Πri 2 某流道 i 在△t 后其压力降有如下比例式: P～i V i△t+～i Q i ri 2 △t 1 ri Q i ri 3 n = Q i ri 3 n+ 1 △t 如要在△t 时间后保持熔体在所有各流道里的压力降 相等,Q i 与 ri 3 之比应为常量, 即: Q～i ri 3 据此为使流道系统中每个分流道都保持恒定的体 积流量, 下列约束函数必须成立: ru 3 = ∑ d i= 1 ri 3 (3) 式中 ru 为上游流道的半径; ri 为下游流道的半径; d 为 ru 处所具有的分支数。见图 1 图 1 上游流道与下游道示意 F ig 1 U p runner ru vs Dow n runners rj 此外, 若希望流体能同时到达各流道最末段, 则下 式需成立 ri ri- 1 = L r+ ∑ m K = 1 ∏ K j= 1 (1+ ∑ d= 1 i= 1 ri, j) 1 3 lk lr- 1+ ∑ n b= 1 ∏ b j= 1 (1+ ∑ d= 1 i= 1 ri, j) 1 3 lb 公式推导见文献〔1〕。 2 计算实例 图 2 所示为某仪表集团生产雅马哈摩托车仪表壳 的浇注系统及制品布置图, 现以流道尺寸为优化对象 进行设计。其有关的数据如下。 注塑材料为ABS, 制品体积 5. 78×10 4mm 3 , 注塑 温度为 240℃, 注塑机注射压力 1. 24×10 2M Pa, 流道 半径初始值 ri 按传统设计值设定(见表 1) , 流道各段 长度L i 为L 1= 168mm ,L 2= 182mm。 设计步骤: a) 由(2) 式建立优化目标函数; b) 由(3) 式建立上游流道与下游流道之间 r 的约 束关系; c) 由(4) 式建立同级流道之间 r 的约束关系; d) 通过CA E 分析定出充模时间; e) 设定流道半径初始值 ru; f) 计算流道压力分布情况; g) 由流道压差计算压力有效利用系数; h ) 检查压力有效利用系数是否接近 0. 667, 是则 到 j; i) 调整 ru 返回 f; j) 退出并输出结果。 表 1 优化设计与传统设计对比 Tab 1 Results comparisons of op tim al design w ith tradi2 tional design 传统设计 优化设计 是否充满 是 是 充模时间ös 3. 78 3. 76 ∑P iöM Pa 18. 72 32. 56 F (ri) 0. 5157 0. 6197 r1ömm 8 4. 8 r2ömm 8 4. 8 平均剪切速率ös - 1 296. 6 1128. 0 锁模力öt 27. 67 23. 70 流道用料质量ög 16. 1 7. 4 流道体积öcm 3 19. 6 7. 1 图 2 雅马哈摩托车仪表壳的注塑模型 F ig 2 The injection model of mo to r speedom eter shell 由表 1 可看出, 采用新方法对流道系统中的流道 第四期 塑 料 工 业 ·73·