[发明专利]塑料注射成型过程中注射时间参数的确定方法

权利要求书

1.一种塑料注射成型过程中注射时间参数的确定方法，包括：

(1)确定制品几何信息步骤，根据制品型腔的几何形状以及浇口设置的位置确定制品平均壁厚、制品体积和制品型腔最大流动长度；

(2)确定塑料参数步骤，从塑料提供商处获得制品所使用的塑料材料的物性参数及材料推荐参数，物性参数包括熔融密度、比热容、热导率和材料粘度七参数模型中的七个材料常数；材料推荐参数包括注射温度和模具温度；

(3)设置注射时间区间、时间步长步骤，注射时间区间最大值≤20s，时间步长≤5s；

(4)简化模型模拟计算步骤，在设定的注射时间区间内，每次按时间步长增加注射时间，根据步骤(1)和(2)所确定的制品几何信息及塑料参数，采用简化注射流动模型，计算当前注射时间下的注射压力和最小熔体前沿温度模拟值；其过程为：

(4.1)建立制品型腔简化模型，根据制品体积相等的原则将制品所对应的复杂型腔简化成端部带浇口的矩形平板，其长度为制品型腔最大流动长度，高度为制品平均壁厚；

(4.2)建立二维差分离散网格；

(4.3)初始化参数，设置入口的温度为注射温度，入口的初始剪切速率为0；

(4.4)计算当前时刻的粘度η及流动率S：

η=η01+[η0×γ·/τ*]1-n,]]>η0=D1e[-A1(T-(D2+D3P))A2+T-D2],]]>S=∫0b(z2/η)dz,]]>

式中，材料常数τ^*、D₁、D₂、D₃、A₁、A₂、n，零剪切黏度η₀，剪切速率，简化模型矩形平板高度的一半b，简化模型矩形平板高度方向坐标z；

(4.5)求解压力场P：

Λ=-∂P∂x=Q2WS,]]>

压力降Λ经数值积分求得压力场P，计算由熔体前沿开始，取压力为0，逆向积分至熔体入口，式中，压力降Λ，注射流量Q，简化模型矩形平板宽度W；

(4.6)计算剪切速率及速度u：

γ·=Λ*(1/η)*z,]]>u=∫zbγ·dz;]]>

(4.7)根据下述控制方程计算温度场T：

∂T∂t=(K∂2T∂z2+η(∂u∂z)2)/(ρCp)-u∂T∂x,]]>

式中，时间t，热导率K，熔体密度ρ，比热容C_p，简化模型矩形平板长度方向坐标x；

(4.8)判断型腔是否充满，是则转步骤(4.9)，否则将所得结果与预测的熔体下一时刻前沿位置相结合，计算下一时刻的温度场，依次进行下去，直至整个模型充满为止；

(4.9)求得注射压力和最小熔体前沿温度；

(5)优化目标函数计算步骤，根据步骤(4)所确定的注射压力和最小熔体前沿温度模拟值，计算各注射时间下的优化目标函数值F(P，T，t)，获得一组注射时间区间的优化目标函数值；

F(P,T,t)=w1×(P-Pmin)(Pmax-Pmin)+w2×(T-Tmin)(Tmax-Tmin)+w3×(t-tmin)(tmax-tmin)]]>

式中，注射压力P、最小熔体前沿温度T、注射时间t、注射时间区间下限t_min、注射时间区间上限t_max；注射压力区间下限P_min、注射压力区间上限P_max、最小熔体前沿温度区间下限T_min、最小熔体前沿温度区间上限T_max；权值w₁、w₂、w₃为0～1；

(6)确定最优注射时间步骤，取步骤(5)优化目标函数值中的最小值所对应的注射时间为最优注射时间。