创意设计流动引导策略

在前面的例子中，可以通过把边缘浇口移动到160mm长的侧壁中心来避免被困气体的产生，或者使用三板式或热流道模具。然而，有时模具的布局会排除这种设计可能性。这样的话，另一个选择是改变厚度。这种利用较厚的部分控制流动速度的方法被称为流动引导。如2.3.1节讨论的，通常成型制品中厚度发生变化不是所期望的。由于这个原因，型腔厚度的变化值应该控制在最低程度。

图5.17 壁厚一致的制品的熔体前沿位置

为了解决竞流问题，利用牛顿流动分析重新设计容器壁厚。式（5.17）与压力降、速度和厚度有关。为了消除竞流现象，中心线处的压力降应该等于沿着周边的压力降，即

Δp_centerline=Δp_{side_walls} （5.30）

这种条件可确保流动穿过中心线的同时能到达附近侧壁面的最远处，从而消除竞流现象。流动长度如图5.18所示。由容器的几何形状可以计算得到中心线处的流动长度和侧壁处的流动长度分别是280mm和210mm。

图5.18 容器的流动长度

根据式（5.17），中心线处和侧壁处的压力降可以联立为

熔体不同截面的速度不同。侧壁处熔体的理想速度为

这种情况会使熔体到达侧壁面最远处的同时也能沿着中心线到达型腔的对面。将这个方程代入到方程（5.31）并求解侧壁面厚度H_{side_walls}，侧壁面厚度为名义厚度H的函数，即(www.xing528.com)

分析表明，侧壁面厚度和流动长度的比率成比例，对熔体黏度的依赖较小。假定整个型腔的黏度相同，侧壁面厚度估算为

也可以用平铺分析来预测壁厚变化的零件的填充形式。当壁厚变化时，有必要增加圆弧半径来表示在整个时间步长中熔体流动的距离。对于这个例子，侧壁面厚度已选定，因此壁面上熔体速度为

在平铺分析中，较薄截面处的每一圆弧的半径应该增加较厚截面处圆弧半径的75%。在重新设计的容器中，仍然使用相同的虚拟浇口，得到的熔体前沿位置如图5.19所示。沿着侧壁面边缘处的箭头表示这个截面在不同的时间步长下熔体前沿增加的位置。分析表明，熔体到达侧壁面末端要早于熔体到达与浇口相对的型腔面。

图5.19 有流动引导的制品的熔体前沿位置

为了验证平铺方法，对均匀壁厚为2mm的容器进行数值模拟，另一个容器，其侧壁面厚度降到1.5mm。结果如图5.20所示。

图5.20 有流动引导和无流动引导的熔体前沿模拟

类似平铺图分析，模拟说明没有流动引导的容器有竞流现象、熔接痕和被困气体。壁厚减小到1.5mm后，这种情况消除。供参考，厚度从2mm减小到1.5mm，为了填满较薄的侧壁面，要增加10%的注射压力，零件质量也会下降相同的量。