注射成型弧形流道流场分析

花少震　曹伟　张世勋　叶曙兵　申长雨

摘要：针对在注射成型过程中，注射熔体的均匀程度以及其进入型腔的速度方向对制件的品质会产生很大影响的问题，主要对熔体进入型腔前的流动进行分析.采用弧形流道，用有限差分法离散连续性方程和动量方程，用超松驰迭代法求解离散后的代数方程组，进而求出弧形流道熔体流动的速度和压强分布.结果表明，在弧形流道中，外层熔体可能进入中心层甚至内层，局部有旋涡，内外层熔体有物质和能量交换，所以熔体经过弧形流道后密度和温度场分布更均匀.

关键词：注射成型； 弧形流道； 超松驰迭代法； 有限差分法； 密度； 温度场

中图分类号： TQ320.66

文献标志码：B

0 引 言

在实际生产中，注射成型常采用一模多腔提高生产效率.浇注系统流动平衡，即聚合物熔体同时充满各型腔，对各腔注塑制件的质量有重要影响.随着对注塑制品成型精度和成型效率要求的提高，多型腔注射成型的充填平衡性问题得到广泛关注.对产生充填不平衡的机理的研究已取得众多成果[1-4]；研究表明，流道内熔体温度和速度的均匀分布对型腔内熔体的平衡充填至关重要.

以自然平衡多型腔为阐述对象[5]，型腔中熔体充填不平衡的根本原因是二级流道中熔体温度分布不对称、不均匀；二级流道中熔体速度分布不均匀程度决定充填不平衡程度；二级流道中熔体速度分布受主流道中温度分布影响较大.因此，使设计的流道能满足熔体温度和速度均匀分布的要求，对平衡充填十分必要.本文从流道内熔体流场分析方面探讨不同尺寸下弧形流道的熔体流动状态，旨在为注射成型的充填平衡研究和流道设计提供参考.

1 熔体在流道流动的简化

实际流道多为管状，各横截面内关于原点对称，可将三维弯圆管流道简化为二维弧形流道.简化后的弧形流道尺寸见图1.

摘要：针对在注射成型过程中，注射熔体的均匀程度以及其进入型腔的速度方向对制件的品质会产生很大影响的问题，主要对熔体进入型腔前的流动进行分析.采用弧形流道，用有限差分法离散连续性方程和动量方程，用超松驰迭代法求解离散后的代数方程组，进而求出弧形流道熔体流动的速度和压强分布.结果表明，在弧形流道中，外层熔体可能进入中心层甚至内层，局部有旋涡，内外层熔体有物质和能量交换，所以熔体经过弧形流道后密度和温度场分布更均匀.

关键词：注射成型； 弧形流道； 超松驰迭代法； 有限差分法； 密度； 温度场

中图分类号： TQ320.66

文献标志码：B

0 引 言

在实际生产中，注射成型常采用一模多腔提高生产效率.浇注系统流动平衡，即聚合物熔体同时充满各型腔，对各腔注塑制件的质量有重要影响.随着对注塑制品成型精度和成型效率要求的提高，多型腔注射成型的充填平衡性问题得到广泛关注.对产生充填不平衡的机理的研究已取得众多成果[1-4]；研究表明，流道内熔体温度和速度的均匀分布对型腔内熔体的平衡充填至关重要.

以自然平衡多型腔为阐述对象[5]，型腔中熔体充填不平衡的根本原因是二级流道中熔体温度分布不对称、不均匀；二级流道中熔体速度分布不均匀程度决定充填不平衡程度；二级流道中熔体速度分布受主流道中温度分布影响较大.因此，使设计的流道能满足熔体温度和速度均匀分布的要求，对平衡充填十分必要.本文从流道内熔体流场分析方面探讨不同尺寸下弧形流道的熔体流动状态，旨在为注射成型的充填平衡研究和流道设计提供参考.

1 熔体在流道流动的简化

实际流道多为管状，各横截面内关于原点对称，可将三维弯圆管流道简化为二维弧形流道.简化后的弧形流道尺寸见图1.

摘要：针对在注射成型过程中，注射熔体的均匀程度以及其进入型腔的速度方向对制件的品质会产生很大影响的问题，主要对熔体进入型腔前的流动进行分析.采用弧形流道，用有限差分法离散连续性方程和动量方程，用超松驰迭代法求解离散后的代数方程组，进而求出弧形流道熔体流动的速度和压强分布.结果表明，在弧形流道中，外层熔体可能进入中心层甚至内层，局部有旋涡，内外层熔体有物质和能量交换，所以熔体经过弧形流道后密度和温度场分布更均匀.

关键词：注射成型； 弧形流道； 超松驰迭代法； 有限差分法； 密度； 温度场

中图分类号： TQ320.66

文献标志码：B

0 引 言

在实际生产中，注射成型常采用一模多腔提高生产效率.浇注系统流动平衡，即聚合物熔体同时充满各型腔，对各腔注塑制件的质量有重要影响.随着对注塑制品成型精度和成型效率要求的提高，多型腔注射成型的充填平衡性问题得到广泛关注.对产生充填不平衡的机理的研究已取得众多成果[1-4]；研究表明，流道内熔体温度和速度的均匀分布对型腔内熔体的平衡充填至关重要.

以自然平衡多型腔为阐述对象[5]，型腔中熔体充填不平衡的根本原因是二级流道中熔体温度分布不对称、不均匀；二级流道中熔体速度分布不均匀程度决定充填不平衡程度；二级流道中熔体速度分布受主流道中温度分布影响较大.因此，使设计的流道能满足熔体温度和速度均匀分布的要求，对平衡充填十分必要.本文从流道内熔体流场分析方面探讨不同尺寸下弧形流道的熔体流动状态，旨在为注射成型的充填平衡研究和流道设计提供参考.

1 熔体在流道流动的简化

实际流道多为管状，各横截面内关于原点对称，可将三维弯圆管流道简化为二维弧形流道.简化后的弧形流道尺寸见图1.