喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Inverse thermal mold design for injection molds 注塑模具的逆換熱問題熱模設(shè)計 資料來源： Times New Roman 英文字體，3號 設(shè)計題目： （楷體3號居中。下同） 學生姓名： 學院名稱： 專業(yè)名稱： 班級名稱： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 完成時間： 20 年 月 日 注塑模具的逆換熱問題熱模設(shè)計 將局部冷卻需求作為逆換熱問題的質(zhì)量函數(shù) Ch. Hopmann1 · P. Nikoleizig1 收到：2016年9月26日/接受：2016年12月7日 ? 2016年法國斯普林格 摘要: 熱模設(shè)計和注塑模具在合適的冷卻通道設(shè)計和識別變得越來越復雜。為了根據(jù)零件的局部冷卻需求一個具有客觀規(guī)則的合適的冷卻通道系統(tǒng)，提出了一種基于逆換熱問題的熱模設(shè)計新方案。 基于生產(chǎn)效率和零件質(zhì)量的質(zhì)量函數(shù)，討論了注塑工藝建模的幾個方面。這些擴展的目的是改進問題的逆優(yōu)化。 注塑成型·熱模設(shè)計·逆換熱問題·pv T-數(shù)據(jù)·傳 熱 導言： 隨著注塑成型，可以生產(chǎn)出越來越復雜的部件，但同時對注塑模具的要求也提高了。同時由于經(jīng)濟壓力，例如在全球競爭中，爭取高效率和短的生產(chǎn)周期是必不可少的。由于注塑成型循環(huán)的主要特征是熔體冷卻到尺寸穩(wěn)定的狀態(tài)，因此集中于冷卻通道系統(tǒng)是連續(xù)的用于提高效率的注射模具（圖 1b） 通常，冷卻通道是通過注塑模具中的孔來實現(xiàn)的，這些孔通過配件連接到一個完整的通道系統(tǒng)。 創(chuàng)新技術(shù)，如選擇激光熔化（SLM），現(xiàn)在可以從金屬粉末中分層堆積模具。 通過這種方法，冷卻通道系統(tǒng)幾乎可以以任何期望的形狀和過程生成。 建立一個適當?shù)睦鋮s通道系統(tǒng)是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，也受到這些任務(wù)的阻礙，同時也是更復雜的部分。此外，由于特定的熱塑性材料，熱模設(shè)計階段受到阻礙，這些材料經(jīng)常用于技術(shù)部件，并且由于結(jié)晶過程傾向于相對較大的收縮（取決于溫度和壓力）。（如圖1 a第3至第5點之間）。如果收縮電位發(fā)生局部差異，這種收縮會導致零件內(nèi)部的應力變化。此外，應力只能通過零件的變形來補償。 這種所謂的翹曲可能會妨礙零件的正確使用，因此必須避免[1，2]。 P. Nikoleizig philipp.nikoleizig@ikv.rwth-aachen.de 1 德國亞琛大學塑料加工研究所，Seffenter Weg201，52 074Aachen，德國 技術(shù)狀況： 除了希望快速有效的注塑周期外，上述挑戰(zhàn)還導致了描述和簡化熱模設(shè)計階段的研究。 這些努力從分析方法轉(zhuǎn)移到計算機輔助設(shè)計上，到對凝固過程完整的數(shù)學和計算描述。 這些努力具有前瞻性，需要在計算出解決辦法之后進行準確的解釋。完全自動化的熱模設(shè)計階段仍然不可用。如今，這一問題通過不同的研究活動逐步解決，以進行適當?shù)睦鋮s通道設(shè)計，成為一種獨立的優(yōu)化策略。Mehnen等人依賴使用進化算法和基于光交換表面的模具系統(tǒng)模型[3]。 然后用光線跟蹤法計算熱交換，這比求解所有的控制方程要快。 球體只在系統(tǒng)的第一步中作為主要分析的部分使用。相反，Maag和Kufer研究了一個與分支和邊界搜索算法相結(jié)合的聚類算法，以找到理想的冷卻通道位置[4]。相反，F(xiàn)asnacht等人。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)自動回火系統(tǒng)的定位，它涵蓋了許多與溫度控制有關(guān)的問題[5]。這也意味著解決方案可能只來自模擬訓練問題的空間，分別來自兩者之間可能的插值。 所有這些方法的共同之處是強調(diào)冷卻通道系統(tǒng)的前瞻性質(zhì)，但只有在模擬仿真之后才能進行評估。[3-5]盡管對這些進行了計算機輔助優(yōu)化，對于 回火系統(tǒng)設(shè)計的精確定義是必要的，并對結(jié)果質(zhì)量的影響至關(guān)重要。如果不了解局部冷卻對最小部分翹曲的需求和聚合物的控制，就不可能有針對性地使用優(yōu)化。 哈桑等人主要關(guān)注零件質(zhì)量的標準和研究的可能性，實現(xiàn)一個動態(tài)空腔回火以及冷卻通道系統(tǒng)對塑料收縮和冷卻的影響的描述 [6]。因此，冷卻通道系統(tǒng)的自動化并不是他們工作的主要重點。 最后，Agazzi等人。 展示了一種基于逆熱傳導問題的有前途的方法[7，8]。 因此，在這種情況下，一部分被定義為具有均勻溫度的聚合物。沿著給定的冷卻區(qū)域，圍繞零件，利用共軛梯度算法針對給定的目標函數(shù)計算優(yōu)化的目標溫度，該目標函數(shù)是基于快速冷卻和均勻零件溫度的函數(shù)。 實際上逆向設(shè)計也是沿著熱均勻性的分析方法進行的。 圖 1用工藝變量（a）和餅圖 （b）可視化注塑周期 擬議方法的制定： 鑒于上述技術(shù)發(fā)展，Agazzi等人的工作。 似乎是進一步調(diào)查的一個有希望的起點。除了部件翹曲的顯著改善外，它們的方法也看到了一些簡化。例如，注塑周期的各個階段在優(yōu)化中沒有建模并且實現(xiàn)了優(yōu)化。這特別是指注入和保持壓力階段。目標函數(shù)也是指快速冷卻和均勻零件溫度作為兩個目標[8]這種方法似乎是合理的，但對于注射成型周期的各個階段以及溫度和壓力相關(guān)的PVT行為，可以考慮不同的目標函數(shù)設(shè)計。推導出的冷卻通道也需要進一步的研究。除了部件翹曲的顯著改善外，它們的方法也看到了一些簡化。例如，注塑周期的各個階段在優(yōu)化中沒有建模并且實現(xiàn)了優(yōu)化。這特別是指注入和保持壓力階段。目標函數(shù)也是指快速冷卻和均勻零件溫度作為兩個目標[8]。這種方法似乎是合理的，但對于注射成型周期的各個階段以及溫度和壓力相關(guān)的PVT行為，可以考慮不同的目標函數(shù)設(shè)計。推導出的冷卻通道也需要進一步的研究。在本文提出的擴展方法框架內(nèi)，建立了一個模型，并考慮了以下幾個方面。 首先，該方法應該能夠包括更多階段的注塑成型過程。 因此，它是基于傳統(tǒng)的注塑成型模擬。 結(jié)果表明，壓力、溫度和內(nèi)部性能，作為優(yōu)化的邊界條件可以在工藝的不同階段輸出。 因此，擴展的方法是基于混合仿真方法。 將注塑模擬與優(yōu)化逆?zhèn)鳠釂栴}聯(lián)系起來。 此外，還應仔細重新設(shè)計目標函數(shù)。 一方面，設(shè)計應處理最小的循環(huán)時間，以滿足要求一個有效的過程，如Agazzi等人使用的過程。另一方面，還應處理部分質(zhì)量，這是指機械、視覺和幾何要求。 雖然機械和視覺性能可以通過適當緩慢冷卻的速度，特別是幾何性能來滿足，解釋了零件的尺寸精度，但它卻是熱模設(shè)計階段的一個重要因素。 通過使用適當?shù)幕鼗鹣到y(tǒng)，應針對局部均勻收縮，以盡量減少零件翹曲的趨勢。 分析的目的是將零件的局部熱和冷卻達到平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化為模具回火系統(tǒng)的局部熱和冷卻供應。均勻收縮電位的假設(shè)可以通過均勻局部密度作為目標函數(shù)來建模，因此該問題仍然可以作為逆熱傳導問題來解決[9]。 在方程中給出了一個改進的示例性擴展目標函數(shù)來引入該方法。 這個目標函數(shù)Q（TC）解決了在第一項中快速冷卻，其中期望的彈射溫度。對于所提出的方法，所設(shè)計方法的精確建模將作為一種混合模擬方法進行，其中包含注塑成型模擬作為多物理模擬計算熱傳導模擬輸入，通過這種混合方法，所有與塑料相關(guān)的性能和注塑成型周期的更多階段都可以建模，并同時提供了熱量的優(yōu)化。利用所提出的目標函數(shù)，分析了帶肋板狀試樣的示范冷卻通道系統(tǒng)[10，13，14]。 圖2a顯示了圖樣的測量結(jié)果如圖所示。 同時，試樣包含三個不同高度的肋條典型注塑成型零件，試樣的厚度1.5mm，這是典型的注塑件。 根據(jù)試樣的幾何形狀，產(chǎn)生一個冷卻區(qū)域，與零件保持恒定的距離，并在零件內(nèi)有一個區(qū)域，其目標函數(shù)被求解（見圖2b）。為了節(jié)省計算時間，采用二維計算方法對試樣進行了優(yōu)化。在求解密度和冷卻時間的優(yōu)化后，如Eq中所述。 采用共軛梯度算法，冷卻通道可由所需模具溫度為80°C的等溫線導出[10]。 梯度算法遵循目標函數(shù)的最陡上升，并計算必要的溫度。 沿外模輪廓分布定義冷卻面積，用以最小化目標函數(shù)。用于優(yōu)化的輸入數(shù)據(jù)字段如圖所示。 圖3a 顯示優(yōu)化結(jié)果，如圖所示。對3B冷卻通道進行了識別。 雖然優(yōu)化的溫度分布通過使用等溫-100C導致冷卻通道輪廓的溫度非常低，但這種分布可以用來導出線路。 這些導出的二維通道輪廓然后建模為三維幾何。 使用注塑成型仿真軟件Sigmasoft，SigmaEngineeringGmbH，Aachen，德國，使用表1中給出的邊界條件建立了一個完整的三維注塑成型模擬。 實現(xiàn)的材料是廣泛使用的聚酰胺6（未填充的B30S）德國科隆LanxesAG公司（參見表2的性質(zhì)）. 在圖4中給出了比較2種情況，可以實現(xiàn)試樣翹曲的減小。一種是在沒有冷卻通道的情況下建模的，作為一個中性參考，第二種是從優(yōu)化中導出的冷卻通道。 圖4a顯示了模具內(nèi)部產(chǎn)生的溫度分布。圖4b顯示了樣品的翹曲。比較這兩種情況，可以大大減少試樣的翹曲，而第二種情況則導致試樣的翹曲相對較低。肋骨的末端在兩種情況下都顯示出原始幾何形狀有較大的偏差。這里需要指出的是，在優(yōu)化范圍內(nèi)，必須將熱量引入系統(tǒng)，如圖3b所示。這個需求還沒有考慮，因為標準過程只使用冷卻。另外由于仿真軟件的原因，零件自然熱收縮必須考慮在內(nèi)，這已經(jīng)包含在結(jié)果中。這種自然收縮并不是優(yōu)化的一部分。 方法的進一步推廣： 隨著方法的主要功能的顯示，它將更大的程度上運用到我們的研究中使之更準確。 與Agazzi等人的工作相比，注塑過程的建?？梢蕴岣呓Y(jié)果 的質(zhì)量。 這將包括以下三個方面。 應該首先討論多周期方法的實現(xiàn)。 之后處理時間建模的影響。最后對注入階段的建模進行了研究。 除非特別說明，除了模具的導熱系數(shù)外，將其改為更合適的模具制造鋼25.3W/mK，所有其他材料性能和邊界條件都保持不變[14]。這是通過周期性地重復成型來完成的。 假設(shè)在第一個周期開始時模具中的溫度分布是均勻的，在一個周期之后，溫度分布會自我調(diào)整[1]。 零件翹曲最小冷卻的局部冷卻需求應在穩(wěn)定狀態(tài)下確定，否則會受模具熱變化的影響。 因此，用于產(chǎn)生加熱/冷卻系統(tǒng)的模型應使用穩(wěn)定周期的初始值進行優(yōu)化。 由于這些溫度只是強烈依賴于待定的冷卻通道系統(tǒng)，在優(yōu)化之前進行估計或確定是沒有用的。 因此，對該方法進行了擴展，使其確定了模具本身的初始溫度場。 到目前為止，該方法以及Agazzi等人的方法采用了多周期方法，但現(xiàn)在對于質(zhì)量函數(shù)只考慮最后一個周期來節(jié)省時間。 實施多周期分析： 通常，注射成型工藝是用來生產(chǎn)大量的具有相同幾何形狀的模塑件。首先，研究了在優(yōu)化時實現(xiàn)一個穩(wěn)定周期需要多少時間。為了檢查這一點，在優(yōu)化中確定的邊界條件被用來執(zhí)行附加循環(huán)的模擬。 如果這些附加循環(huán)中的溫度場不再變化，則可以假定達到了穩(wěn)態(tài)。圖5a顯示了腔體內(nèi)25個循環(huán)最低溫度曲線。 必須認識到，使用邊界條件的最低溫度，這是通過優(yōu)化一個周期（Z01，黑線）確定的邊界條件在最小溫度大約十個周期之后首先采取幾乎周期性的過程。在邊界條件優(yōu)化時，該過程仍然不處于穩(wěn)定狀態(tài)。 在以后的循環(huán)中，溫度的顯著變化是因為冷卻需求不僅取決于零件的溫度，也取決于模具的溫度。圖a中的藍色曲線表示零件中的最低溫度，它是在15個周期（Z15，藍線）的優(yōu)化得到的邊界條件幫助下計算出來的。 兩種計算質(zhì)量函數(shù)值的曲線如圖所示。 5b. 可以看出，從長期來看，Z15優(yōu)化中確定的邊界條件下的質(zhì)量函數(shù)值仍然很低。在計算中，利用優(yōu)化Z01中確定的邊界條件，質(zhì)量函數(shù)的值從第一個周期結(jié)束時的0.0083增加到第25個周期結(jié)束時的0.6477。根據(jù)用于導出質(zhì)量函數(shù)的方法建模，這應該是對應零件翹曲數(shù)值顯著增加。 圖 7由此產(chǎn)生的溫度分布（ a）和翹曲（ b） 表3 冷卻通道系統(tǒng)Z01和Z15的翹曲 測量總變形 第1點[毫米] 測點2[毫米] 測點3[毫米] Z01 1.890 1.247 2.848 Z15 1.616 1.007 1.807 由于當觀察15個周期和25個周期時，質(zhì)量函數(shù)的變化小于1%，因此15個周期可以看作是一個有用的優(yōu)化范圍。圖6a顯示了設(shè)置Z01和Z15優(yōu)化點的溫度分布。 根據(jù)參考溫度估算了當?shù)氐睦鋮s需求。 在這兩種情況下，與計算的參考溫度相比，溫度分布在高值和低值之間交替。 在優(yōu)化Z01中確定的參考溫度比在優(yōu)化Z15中確定的溫度 變化要大得多。 因為在拐角的內(nèi)側(cè)，冷卻需求大于板狀部分，這里的參考溫度很低。 圖6b還顯示了三個不同循環(huán)數(shù)（ 1個循環(huán)、15個循環(huán)和50個循環(huán)）的溫度的80° C等溫線。 由Z15獲得的等溫線與在50個循環(huán)中優(yōu)化得到的等溫線沒有顯著差異。 然而， Z01的等溫線的差異是相當大的。 這是顯而易見的，例如，在肋骨的下部，出現(xiàn)了更多的等溫線為多周期優(yōu)化Z15。 在傳統(tǒng)的注塑模具中對冷卻通道系統(tǒng)進行了分析，研究 了系統(tǒng)之間的差異對質(zhì)量函數(shù)值和零件翹曲的影響。 對于冷卻通道系統(tǒng)，α的傳熱系數(shù)=10 000 W/m2 K和T的流體溫度 = 80 ?C 是被選中的。 設(shè)置如圖所示。 它顯示了第十五周期冷卻階段結(jié)束時的溫度分布。 與以前使用的值相比，模擬的所有其他參數(shù)保持不變。 隨著回火系數(shù)Z15，腔體表面特別是角落處的溫度波動較低。 計算出的總變形如圖7b所示。 表3顯示了7b和位于肋骨末端的三個測量點的值。 由此產(chǎn)生的翹曲，這是實現(xiàn)回火系統(tǒng)Z15是低于回火系統(tǒng)Z01的值。在測量點，由于使用冷卻通道系統(tǒng)Z15，總變形在MP1 中為14.50%，在MP3 中為36.55%，低于系統(tǒng)Z01。 因此，通過使用多個周期來擴展模型，可以提高方法的準確性。 執(zhí)行處理時間 最初，只模擬了注塑過程的冷卻階段。 為了進一步提高模型的精度，對模具開合以及零件頂出的影響提出了看 法。 這些工藝階段通常比冷卻階段短得多。 盡管如此 ，熱量仍然在這些階段傳遞，因此實現(xiàn)可以對優(yōu)化產(chǎn)生 影響。 開啟和關(guān)閉過程的建模將每個周期的優(yōu)化持續(xù)時間拉長到這些過程的持續(xù)時間。 在這些時間（以下總結(jié)為處理時間），冷卻通道流體（通常是水）將繼續(xù)從模 具中去除熱量。 圖 8優(yōu)化結(jié)果（ a）和導出的等溫線（ b）沒有處理時間和處理時間 表4沒有處理時間的模擬的質(zhì)量函數(shù)值 質(zhì)量函數(shù) 射出 密度項 累計質(zhì)量 溫度項 [-] 函數(shù)值[-] 不需要處理時間 0.00285 0.00348 0.00642 與處理時間有關(guān) 0.00328 0.00320 0.00676 優(yōu)化變量的定義不需要進一步調(diào)整。 該模型從冷卻階段的模擬開始。 與以前的模擬相比，這一點保持不變。在冷卻階段之后，模具中的熱量分布被不斷地模擬。 隨著模具的打開，模具與噴嘴側(cè)面部分的接觸被移除。 由于這個原因，模具的移動側(cè)和固定側(cè)之間的接觸壓力降 低，熱接觸電阻顯著增加[15]。 雖然這種效應不能很容易估計，但模具兩側(cè)的恒定傳熱系數(shù)并沒有改變，而是 繼續(xù)傳熱。 模型的擴展包括計算的循環(huán)時間的延伸，并忽略了在此期間貫穿空腔表面的傳熱。 這仍然是一種簡化，因為它不考慮。 在開模表面的對流，在彈射過程中對零件的彈射力，什么會影響零件翹曲，或者零件的霧 化熱去除。 由于所有這些方面都影響翹曲，但很難估計，它被選擇首先關(guān)注模具本身及其熱平衡。 為了研究處理次數(shù)的建模，再次進行了兩次仿真。 這兩種模擬都考慮了15個周期。 第15循環(huán)冷卻階段結(jié)束時模具內(nèi)的優(yōu)化溫度分布為 如圖所示。 8a. 優(yōu)化中外輪廓上的優(yōu)化參考溫度，其中考慮到處理時間，更接近溫度，其目標是零件表面冷卻階段的結(jié)束。 在這種情況下，部分附近的溫度也較低。這種稍微過冷的部分也可以在質(zhì)量函數(shù)的值中看到，如表4所示。 總的來說，隨著處理時間的推移，模擬中的質(zhì)量函數(shù)值較高，因此應該導致更高的翹曲。 然而，描述密度變化的術(shù)語低于另一種情況，因此可以預期較低 的翹曲。 圖8b顯示了溫度場的等溫線。 計算的80° C等溫線，考慮到處理次數(shù)，相交部分。 為此，由此溫度場導出的冷卻通道系統(tǒng)由65° C等溫線生成。 為了可比性，從模擬生成的系統(tǒng)沒有處理時間，也是從65° C等溫線導出的。（圖 8b）。 該模具，冷卻與冷卻通道系統(tǒng)衍生的擴展優(yōu)化，具有較低的溫度在所有區(qū)域比一個沒有擴展。 這部分是由于冷卻通道系統(tǒng)的尺寸及其與零件的距離的 差異，當然，另一方面，因為冷卻通道在開啟和關(guān)閉過 程的持續(xù)時間內(nèi)從模具中去除更多的熱量。 為了研究該方法是否通過擴展模型提高了精度，在注塑模擬中對冷卻通道系統(tǒng)進行了研究。 由于注塑模擬模型對整個注塑過程的影響，他們在每次計算中也自然地考慮了處理時間。 在圖中 9b和表5顯示了翹曲，這是使用兩個冷卻通道系統(tǒng)和流體溫度計算的. 圖 9產(chǎn)生的溫度在不使用處理時間和使用處理時間時，將分布（ a）和翹曲（b）進行比較 表5 在沒有和有處理時間的情況下進行模擬的翹曲 全變形 測點1[毫米] 測點2[毫米] 測點3[毫米] 不需要處理時間 2.168 1.465 2.883 與處理時間有關(guān) 2.048 1.165 2.775 65C. 相比之下，覆蓋處理時間的模擬導致了較低的翹曲 這表明，實現(xiàn)處理時間是有用的。 然而，這兩個冷卻通道系統(tǒng)來源于65° C等溫線，與80° C等溫線的冷卻通道系統(tǒng)相比，導致更高的翹曲，并且沒有覆蓋處理時間（見表5）。 這表明，產(chǎn)生的冷卻通道系統(tǒng)的質(zhì)量取決于等溫線的集合，這些等溫線被選擇來導出冷卻通道 可以說，結(jié)果受處理時間的影響，但不能提出普遍的索賠。 從計算時間的角度來看，忽略處理時間以節(jié)省計算時間似乎是有用的。 實施注射階段 與搬運時間類似，灌裝階段，也稱為注射階段，只需很 短的一部分注射成型周期。 由于熔體被嚴重剪切，并且仍然將熱量傳遞給模具，所以熔體溫度與初始熔體溫度 的變化是明顯的。 在擴展方法中，熔體被注入一個腔， 該腔被一個沒有冷卻通道的模具包圍。 在優(yōu)化中，在成型零件的注射階段結(jié)束時立即建立的溫度作為初始溫度 用這種方法，剪切在優(yōu)化過程中，很大程度上考慮了加熱和同時冷卻。 這種初始溫度場的使用是基于這樣的假設(shè)，即冷卻通道系統(tǒng)對熔體在（短）注入過程中的傳熱幾乎沒有影響。 在下面，將對這一假設(shè)進行審查。 調(diào)查的目的是確定在優(yōu)化中是否需要直接考慮注入階段，或者是否可以通過使用適當?shù)某跏紲囟确植紒肀苊膺@一點。 在優(yōu)化內(nèi)直接建模注入過程將需要相當多的額外計算時 間，因為它需要解決腔內(nèi)的流體動力學過程。 此外，這種方法需要一個更精確的離散空間和時間。 在這里，執(zhí)行三種不同的優(yōu)化。 在第一次優(yōu)化中，使用了整個熔體的均勻初始溫度。 在此產(chǎn)生的溫度系統(tǒng)的特征如下與T1。 對于第二次優(yōu)化，在均勻溫度為80° C的模具中模擬了注射過程。 然后在優(yōu)化（ T2）中使用零件在注入階段結(jié)束時的溫度和壓力分布作為熔體的初始溫 度。 然后，從T2導出的冷卻通道系統(tǒng)被用于第三次注射成型模擬，以再次確定注射階段結(jié)束時的溫度。 這些遞歸生成的溫度被用作第三次優(yōu)化T3的初始溫度。 在圖中10.顯示了假定初始溫度的差異。 與均勻優(yōu)化T1相比， T2的溫度場之間的差異如圖所示。 10a. 數(shù)字表明，溫度差異大于5K。第二模擬T2和第三模擬T3之間的差異在圖 中可視化。 10b 圖 10剪切應力升溫和降溫對T2-T1（ a）和T2-T1（ a）裝置零件溫度分布的影響T3–T2 （b） 圖11產(chǎn)生的等溫線（a）和溫度T1（b）、T2（c）和T3（d）的分布情況 溫差明顯降低。溫度差的算術(shù)平均值僅為0.95K，因此， 剪切加熱在短注入階段后立即對熔體溫度的影響遠高于 從冷卻通道系統(tǒng)中取出的熱量。 圖11a顯示了用這三個初始溫度生成的冷卻通道系統(tǒng)的輪廓。 此外，在圖中給出了三個裝置的模具內(nèi)的溫度分布。 11b-d. 疊加輪廓表明，產(chǎn)生的加熱/冷卻系統(tǒng)之間的差異相對較低。 使用初始溫度T2和T3的兩個輪廓比采用均勻初始溫度(T1） 獲得的輪廓更接近。 因此，研究表明剪切加熱對產(chǎn)生的冷卻通道系統(tǒng)有一定的影響。 由于熔體的剪切作用，達到較高的溫度，需要更大的冷卻需求。 因為在冷卻系統(tǒng)T2和T3，在注入階段結(jié)束時發(fā)生的溫度場只有 輕微的不同（圖1）。 11b-d。 圖12b-d顯示了這三種配置的零件翹曲，此外，三個測量點的值如表6所示。數(shù)值表明，在T1的冷卻通道系統(tǒng)下設(shè)置了最大的翹曲。翹曲，這是使用T3的冷卻通道系統(tǒng)確定的，在T1和T2在 所有三個測量點識別的翹曲之間。這是一個有趣的發(fā)現(xiàn)，因為它指出，遞歸方法不符合質(zhì)量函數(shù)的描述。然而， T3的翹曲比T1更接近T2的翹曲，因此人們可以假設(shè)， T2和T3之間只有一點波動。 這可能是由于數(shù)值原因造成的，但也需要進一步研究，隨著千分尺范圍的差異，應 進一步研究這些數(shù)值的意義。 另一方面， T1和T2的比較顯示出對T1和T2的改進。 表6 冷卻通道系統(tǒng)T1、T2和T3的翹曲分別為17.21%， 17.66%和30.53%，這是一個比較值得注意的改善。 變形 測點1[毫米] 測點2[毫米] 測點3[毫米] SystemT1 1.952 1.223 2.601 SystemT2 1.616 1.007 1.807 SystemT3 1.677 1.181 1.876 當我們認為T2的設(shè)置是進一步設(shè)計研究的基本設(shè)置時， 我們將該設(shè)置與一個設(shè)置進行了比較，該設(shè)置使用了Agazzi等人提出的質(zhì)量函數(shù)。 也涵蓋了均勻的溫度分布。通過對這種對應設(shè)置的翹曲分析，所有三個測量點（+2 1.10%+39.52%和+12.01%）的翹曲度都較高。 當與T2相比時。 基于這一結(jié)果，改進的質(zhì)量功能和附加的注射成型階段的實施在質(zhì)量上更適合。 結(jié)論和展望 總的來說，概述的調(diào)查表明，通過另一種提議的質(zhì)量功 能和對注射成型過程的強化詳細建模，方法的準確性有 所提高。 在此，質(zhì)量功能是基于零件的局部冷卻需求和防止零件內(nèi)部的局部密度變化。 在優(yōu)化時，通過對幾個冷卻循環(huán)的模擬，得到了一個穩(wěn)態(tài)。 這將產(chǎn)生一個冷卻通道系統(tǒng)，更好地形成局部冷卻要求，這是經(jīng)濟和質(zhì)量 驅(qū)動的冷卻階段所必需的，這是由模型擴展到注射成型 周期的其他階段所規(guī)定的。 首先，將模型擴展到多周期優(yōu)化提供了更好的結(jié)果。 第二，實施處理時間可能會改善結(jié)果，但可能會迫使選擇新的等溫線。 這里不能給出明確的建議，但未來的工作將需要集中在從優(yōu)化的結(jié)果 中導出一個合適的冷卻通道系統(tǒng)。 此外，處理時間的計算時間，應考慮是否決定一個模型的處理時間是否值得 努力。 第三，在優(yōu)化過程中考慮了注入階段。 在這里，實現(xiàn)剪切應力變暖的份額無疑是對方法的改進。 另一方面，冷卻通道系統(tǒng)的影響份額并不會導致進一步的改 善，而是需要更多的計算時間。 作為一個結(jié)論，這里的實施是不明確的。 進一步的調(diào)查將首先集中在更準確的模型保持壓力階段。目前，由于數(shù)字原因，這一階段被簡化了。 第二， PVT數(shù)據(jù)的材料特性以及收縮和翹曲的建模在所提出的覆蓋零件密度的質(zhì)量函數(shù)方面顯得尤為突出。 此外，在未來，更復雜的三維幾何圖形應包括在繼續(xù)調(diào)查中。 總之，所提出的擴展方法已經(jīng)為注塑模具的自動熱模設(shè)計提供了一種很有前途的方法。 所描述的研究由Deutschen Forschungsgemeinschaft（ D FG）資助，作為協(xié)作研究中心1120“通過控制生產(chǎn)過程中的熔體動力學和凝固 來精確制造”的一部分，作為B1研究小組“在考慮局部冷卻需求 的情況下解釋注塑工具的溫度布局的算法”的一部分。 我們謹向DFG表示感謝。 遵守道德標準 利益沖突.. 提交人宣稱他們沒有沖突 參考文獻 1.Menges G， Michaeli W， Mohren P（ 2007年） Spritezgie swerkzeuge。 Carl H anser Verlag， Munchenü 2.Michaeli W (2010) Einfu¨hrung in die Kunststoffverarbeitung. Carl Hanser Verlag, Mu¨nchen 3.梅赫寧J，米切利奇T，貝埃爾斯坦T，施密特K（ 2004）模具溫度控制策略的進化優(yōu)化。 J Eng Manuf（正義運動） B6： 657 4.馬格V， Ku¨ferK.-H.（ 2008）注塑和壓鑄的最佳冷卻。 In：工程優(yōu)化問題國際會議記錄。 巴西里約熱內(nèi)盧 5.法斯納赫特P，凱凱林J，鎳R（ 2011）保持涼爽的MITKI。 昆斯特托夫-馬加津9： 18 6.哈桑H， RegnierN， LeBotC， PujosC， Defaye G（ 2009）冷卻系統(tǒng)對注射成型過程中聚合物溫度和凝固的影響。 Appl Therm Eng8-9： 1786 7.Agazzi A， Sobotka V， Le Goff R， Jarny Y（ 2013）由于設(shè)計了一個有效的冷卻系統(tǒng)，在注射成型方面實現(xiàn)了均勻冷卻和部分翹曲減少。 K ey Eng Mater554- 557:1611 8.阿加茲A， SobotkaV， Le GoffR， JarnyY（ 2013）注塑過程中的最優(yōu)冷卻設(shè)計-一種基于形態(tài)表面的新方法。 Appl Therm Eng52： 170-178 9.Zabaras Y（ 2006）《傳熱中的逆向問題》。 In： MinkowyczW， Sparr owEM， Murthy JY（編輯）數(shù)字傳熱手冊第二版. Wiley， Hoboken， USA 10.梅斯切德K（ 2015）計算研究的翹曲最小化注射成型零件使用數(shù)值優(yōu)化的冷卻通道布局，考慮到具體的體積。 未出版的碩士論文RWTH Aachen，主管： P.Nikoleizig 11.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ 2015） Sigmasoft版本5.0-材料數(shù)據(jù)庫。 Sigma Engineering GmbH, Aachen NN（ 2015） Durethan B30S.Datenblatt， Lanxes AG， Kolnü 12.NN（ 2015） Durethan B30S.Datenblatt， Lanxes AG， Kolnü 13.Hopmann C, Nikoleizig P (2015) Minimisation of warpage for注塑件與反向熱模設(shè)計。 In：亞琛第四屆ECCOMAS GACM青年調(diào)查員會議會議記錄 14.Hunkemoller J（ 2015）冷卻系統(tǒng)的計算設(shè)計對于注塑模具使用數(shù)值優(yōu)化來預測當?shù)氐睦鋮s需求。 未出版的碩士論文RWTH Aachen，主管： P.Nikoleizig 15.Some SC, Delaunay D, Faraj J, Bailleul J (2015) Modeling of the注射成型過程中聚合物-模界面的熱接觸電阻時間演變：聚合 物凝固的影響。 Appl Therm Eng35： 150-157 21