如何预测填充压力和最小壁厚？

要预测填充模具所需的压力，模具设计者必须知道填充模具时流动的全部距离。由于这个原因，模具设计者应该选择合理的浇口位置来平衡模具不同部分的流动。这是一维流动分析，忽略类似筋板和凸台的特征。如果这些特征与主流道相比较小，那么它们很易被填充。一旦通过式（5.17）或式（5.22）^[1]得到熔体的速度，就可以预测出填充压力。

预测复杂产品的填充压力时，有必要将几何体解构成一系列简单部分。对于每个部分流动的压力降和流动速率可以分别使用牛顿模型或幂律模型来进行分析。回顾图5.1所示的笔记本电脑边框，可以假设左侧流动和右侧流动是对称的。因此，分析时只考虑几何体的一半。分析时，边框将首先如图5.12所示那样展直。尽管这一步对于分析不是必要的，但这更侧重于强调熔体流动沿长度方向的压力降。下一步是将边框向外展开，以展示填充模具型腔垂直边所必要的额外流动。

如图5.12所示，浇口选择在中心位置附近。笔记本电脑边框的展开几何因此被分成两个流动部分，分别代表是模具上部和下部的流动。同时应该注意到很可能会存在流道宽度的变化，如由于窗口原因出现较窄部分，如图5.12右侧的中部平铺图所示。厚度不同的截面应该被分成不同的流动部分。通过分析这些部分中每一部分的流动，可能会得到填充模具过程中熔体流动前沿位置和熔体压力的精确预测。在计算流动速率和填充压力时，选择性地把宽度相同的部分集合在一起运算可以简化计算，如图5.12最右边平铺图所示。

图5.12 笔记本电脑边框平铺图

例：假定熔体速度为常数0.82m/s，估算笔记本电脑边框的压力降。

用图5.12最左边的平铺图，建立模具型腔四分之一模型，该模型是长、宽、高分别为200mm、20mm、1.5mm的矩形。黏度符合幂律模型。ABS材料在239℃下的参考黏度k为17070，幂指数n为0.348。

根据方程（5.22）压力降为(www.xing528.com)

相对于绝大多数注射成型机能提供的注射压力，这个压力相当大，而这还没有考虑流道系统的压力降。

产品设计者和模具设计者希望考虑在不同壁厚、流速和熔体温度下填充所需要的压力。图5.13给出了在材料中等熔融温度下一定壁厚范围内的模具填充所需的填充压力预测值。

图5.13 壁厚和填充压力的函数关系

从图5.13可以得到在一定注射压力下允许的最小壁厚。特别的，图中表示最大许可压力的横线与压力曲线的相交处代表最小的壁厚值。对于这个例子，分析可知最小壁厚为1.36mm。

当最小化壁厚时，应该理解两个重要的概念。一是，最小壁厚是熔体温度的函数。建议模具设计者分析时使用中等熔融温度，这样为工艺工程师在必要时通过提高熔体温度来减小填充压力提供了可能性。二是，最小壁厚也是流道系统设计的函数，因为压力从机器传到型腔依赖于经过流道系统的压力降，这将在第6章讨论。