注塑模具三維瞬態(tài)傳熱建模與分析.pdf

1、注塑成型是最高效的塑料產(chǎn)品成型方法之一,良好的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)周期和最終產(chǎn)品質(zhì)量有著重要影響。注塑冷卻過(guò)程的準(zhǔn)確建模與模擬對(duì)優(yōu)化模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、后續(xù)熱應(yīng)力與制品翹曲分析具有重要意義。傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)冷卻分析不能滿(mǎn)足周期溫度波動(dòng)范圍大的注塑工藝模擬要求,本文圍繞注塑模三維瞬態(tài)分析模型的建立和實(shí)現(xiàn)開(kāi)展了研究。
　　本文首先對(duì)注塑過(guò)程中換熱系統(tǒng)的熱平衡和熱流進(jìn)行了分析,對(duì)注射成型不同階段的熱物理邊界進(jìn)行了討論,重點(diǎn)考慮型腔壁面和塑料制件的

2、接觸熱阻建模,提出了注塑過(guò)程中冷卻階段、開(kāi)模階段和加熱階段的分析模型和邊界處理方法,建立了基于有限元方法的具有多工藝適應(yīng)性的三維瞬態(tài)分析模型。
　　基于ANSYS實(shí)現(xiàn)了注塑過(guò)程三維瞬態(tài)傳熱分析,并與Moldflow常規(guī)模具瞬態(tài)溫度場(chǎng)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了分析模型的正確性。在此基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了快速熱循環(huán)模具(RHCM)的瞬態(tài)溫度場(chǎng)建模與模擬,分析案例表明,由于RHCM模具材料導(dǎo)熱系數(shù)大,型腔邊緣與中心存在20℃左右溫差,文獻(xiàn)采用中心截

3、面的二維模型預(yù)測(cè)的加熱時(shí)間比三維模型短10％左右,復(fù)雜、精密RHCM模具應(yīng)采用三維分析模型;接觸熱阻大大降低了熱傳導(dǎo)效率,冷卻時(shí)間增長(zhǎng)12.8%以上,為提高效率,可從工藝方面考慮減小熱阻。
　　開(kāi)發(fā)了注塑過(guò)程三維瞬態(tài)傳熱模擬模塊,解決了矩陣總裝,時(shí)間域離散,混合邊界處理等問(wèn)題。由于塑件和模具的溫度是不斷變化的,對(duì)動(dòng)態(tài)變化接觸邊界提出了在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行映射處理的方法。通過(guò)計(jì)算模具加熱和模具/制品耦合冷卻案例,并與ANSYS結(jié)果對(duì)比