[发明专利]橡胶注射冷流道设计与优化方法

说明书

一种橡胶注射冷流道设计与优化方法，包括以下步骤：根据所需橡胶制品参数确定浇口数量及位置，根据浇口位置确定分流道路径；通过流体运动方程，初步确定各分流道的直径，使各浇口处的压力相等；根据经验公式确定所需冷流道的入口流量和浇口直径的取值范围；以冷流道浇注系统中的入口流量、浇口直径和各分流道直径为变量，按正交表设计正交试验；利用PRO/E软件对冷流道试验组进行三维设计，运用POLYFLOW软件对冷流道内橡胶流动过程中的压力场、速度场与剪切速率场进行模拟分析；根据所需制品要求对模拟结果建立评价体系；使用本申请方法，可以缩短橡胶注射冷流道的设计周期，且保证了冷流道设计的合理性和可靠性。

技术领域

本发明涉及橡胶注射冷流道设计领域，具体是一种橡胶注射冷流道的设计与优化方法。

背景技术

橡胶注射成型技术主要应用于多模多腔的小型橡胶制品和结构对称的大型橡胶制品。结构对称的橡胶制品的冷流道在设计时，由于其结构的对称性较为简单，容易实现各个浇口的注射压力和注射速度的一致性；而结构非对称的大型橡胶制品冷流道在设计时，不容易实现各个浇口注射压力和注射速度的一致性，因此这种橡胶制品在注射成型时，容易产生质量不均匀、气泡等质量问题。而对于结构非对称的大型橡胶制品一般采用模压成型的方法，但是这种方法存在成型效率低、质量不稳定和操作强度大等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种橡胶注射冷流道的设计与优化方法，利用有限元仿真分析，结合正交设计与响应曲面分析法对冷流道进行设计与优化，减少橡胶注射冷流道的设计周期，提高冷流道设计的合理性和可靠性。

为达到以上目的，本发明的技术方案如下：

一种橡胶注射冷流道设计与优化方法，包括以下步骤：

步骤一，借助于冷流道浇注系统，冷流道浇注系统包括主流道、设置在主流道上端的入口、进口与主流道出口连接的分流道、以及与对应分流道出口连接的浇口；首先，选定所需成形的橡胶制品；然后，对橡胶制品进行三维建模；其次，根据该所需橡胶制品参数确定浇口数量及位置；再次，根据浇口位置确定分流道路径；

步骤二，首先，在满足步骤一各浇口处的压力相等的前提下，通过流体运动方程，初步确定各分流道的直径；

步骤三，根据经验公式确定所需冷流道的入口流量和浇口直径的取值范围；

步骤四，以步骤三中的入口流量、步骤三中的浇口直径、以及步骤二中各分流道直径为变量，确定若干设计方案；然后，按正交表对设计方案设计正交试验；其次，根据正交试验，人工设定建立两种以上的冷流道试验组；

步骤五，首先，利用PRO/E软件对排列组合之后的各个冷流道试验组分别进行三维建模；然后，运用POLYFLOW软件对冷流道内橡胶流动过程中的压力场、速度场与剪切速率场进行有限元分析，得到模拟分析结果；

步骤六，首先，根据步骤一所需橡胶制品要求对步骤五的模拟分析结果建立评价体系，对步骤五中的各设计方案的各项模拟分析结果进行评价；

a.对各设计方案的压力场分析进行评价，以各浇口出口压力均匀且整体压力降小为优作为标准；

b.对各设计方案的速度场分析进行评价，以各浇口出口速度均匀为优作为标准；

c.对各设计方案的剪切速率场分析进行评价，以剪切速率值趋近最佳取值范围为优作为标准；

然后，d.对a-c中各项评价赋予权重，计算总分；

步骤七，首先，使用响应曲面分析法对试验数据进行分析，并对设计方案进行优化；

a.使用最小二乘估计出各设计方案中的回归系数，对回归方程及回归系数进行显著性检验，得到响应曲面，求得优选结果；

b.使用最速上升搜索法，在优选结果中确定最优化设计方案。