叶轮模型塑料产品模具设计及模流分析

1 叶轮模流分析设置

（1）网格划分：双层面网格，网格边长8mm；

（2）分析序列：充填+保压；

（3）材料：Celstran PP-GF40-0414: Ticona（加40%长玻璃纤维的增强型聚丙烯）；

（4）模具表面温度：73摄氏度（推荐值）；

（5）熔体温度：227摄氏度（推荐值）；

（6）充填控制：自动；

（7）速度压力切换：自动；

（8）保压控制：%充填压力与时间，默认控制曲线如下图：

图1 保压控制曲线（默认）

（9）冷却时间：自动；

（10）纤维取向计算求解模型：长纤维的ARD-RSC模型

（11）注浇方式：盘型注浇，圆盘厚度5mm，如下图：

图2 注浇方式示意图

2 叶轮模流分析结果

2.1 双层面网格厚度分析

图3 厚度分析示意图

如上图，最大厚度至44mm，在叶轮内圈处；最薄2.4mm，在叶片边缘末端。

2.2 注射时间

图4 充填时间示意图

    从上图可看出，虽然到达各末端的时间比较一致，但是充填时间过长，长达52s。

2.3 纤维取向张量

图5 纤维取向总体示意图

图6 叶轮内圈纤维取向示意图

    如上图，叶轮内圈的纤维取向较杂乱，而盘面纤维取向较一致。

图7 轮毂与叶片连接处纤维取向示意图

    在轮毂与叶片的连接处，纤维曲向也明显较附近更乱 ，由横向转为竖向。

图8 叶片纤维取向示意图

        从上图可看出，叶片处的纤维取向也较为一致。

2.4 气穴

图9 叶轮正面气穴分布图

图10 叶轮背面气穴分布图

由上图可看出，气穴大多分布在轮毂外圈上下表面上，可通过排气系统排出；同时，内圈的上下表面也有少许分布；此外，在轮毂外圈外表面上，每个叶片之间也排布着一圈气穴。

2.5 缩痕

图11 叶轮正面缩痕指数示意图

图12 叶轮背面缩痕指数示意图

    在叶轮内圈处，缩痕比较严重，至5.7%；叶片整体的缩痕情况比中间轮盘较轻，但其中叶片末端处的缩痕也比较严重。

图13 叶轮正面缩痕估算示意图

图14 叶轮背面缩痕估算示意图

    从上图可看出，缩痕最严重的地方位于轮毂内圈圆盘注浇处；此外，轮毂外圈上下表面缩痕也比较明显，轮毂与叶片连接处也出现了缩痕；轮毂外圈外表面上，每个叶片之间也有些微缩痕。