型腔的填充时间略大于右边。这主要是由于衣夹反面有一个宽度定位块(见图1(b) 所示) 更靠近浇口的原因。图3 中的填充时间差为0. 20～0. 25s ，占总填充时间的21 %～27 % ， 说明有比较明显的浇注系统不平衡现象。

对这个几何模型， 经改变不同参数做了较多的模拟仿真，发现了一些问题。首先，利用BGV 值改变浇口直径时， 发现这种方法的平衡效果并不明显。

其次， 在所有浇口直径和长度均为1mm条件下将一级分流道改为直径φ10mm时对浇注系统的平衡效果更明显。由此可见，依据BGV 值进行浇口平衡的方法确实比较粗略， 有必要用其他方法(如CAE技术) 进行辅助设计； 同时， 也看出对于图中这种一条一级分流道接多条二级分流道的不平衡浇注系统， 两分流道截面积差值偏大有利于浇口平衡。这主要是保证了一级分流道的压力损失不要太大， 使得各二级分流道的工作压力尽可能相近， 这自然就使得浇注系统平衡了。

(2) 基于理论计算，借助CAE分析改进浇注系统平衡的分析过程。表1 是依据3. 4 节和3. 5节所叙述的基于塑料熔体流变学理论计算的数值， 并借助于CAE 技术模拟仿真验算， 最终确定的平衡浇注系统的相关参数。表1 列举有4 种模拟条件， 分别为： ①非平衡浇注系统，基于3. 4节和3. 5节计算结果， 分流道均为圆形，一、二级分流道的直径分别为φ9. 4mm和φ5. 2mm，浇口的直径和长度均为1mm；②平衡浇注系统， 在①的基础上将浇口5、6、7 的直径分别改为φ0. 8、φ1. 0mm和φ1. 2mm； ③平衡浇注系统，在②的基础上将一级分流道截面改为梯形，截面参数为B = 1. 14D = 11. 4mm， H = 0. 76D = 7. 6mm，二级分流道截面改为半圆形加矩形的组合流道形式， 因为若按半圆形截面， 其参数R = √2 R1 =3. 6mm，但考虑到加工的方便，将R 取3mm，然后深度增加1mm的组合方案； ④平衡浇注系统， 在③的基础上将二级分流道改为半圆形截面， 半径R取3mm。

从表1 和图4～图7 的模拟分析过程和结果可以看出以下几点：

(1) 基于理论计算再转入CAE分析可减少分析次数。
(2) ②～ ④的模拟表明， 浇口平衡后，浇口5对应型腔的填充时间要明显多于浇口7的型腔填充时间，说明BGV值的平衡是有效的。
(3) ④的模拟说明，BGV值计算的平衡参数较粗略，有必要借助于CAE技术提高平衡精度。
(4) 按面积相等原则从圆截面换算到其他截面的方法基本可行， 但对熔体的填充行为会有少量的影响。
(5) ①和④的模拟均说明一、二级分流道的截面积差大对浇注系统的平衡有利。

5 结束语

以注射成型工艺中非平衡浇注系统为研究对象，以塑料流变学知识为基础，通过一个典型的非平衡浇注系统案例，探讨了其浇注系统的设计原理和方法，并采用CAE技术对所设计的浇注系统进行了数值模拟分析，并验证了设计结果。通过以上分析可以看出：

(1) 以流变学理论为基础设计浇注系统，使设计过程的随意性得到了较大的约束。
(2) 借助于CAE分析辅助设计使得设计结果的可视性、定量化、虚拟化等效果得到了加强，设计的参数可信度更好。
(3) 以BGV值平衡浇注系统的方法可行，但平衡的效果不一定精确，最好配合CAE辅助设计。
(4) 对两级流道的非平衡浇注系统， 一、二级流道的面积差偏大有助于浇注系统的平衡。
(5) 浇注系统的平衡是一个复杂的问题，影响因素较多，有必要深入研究。
(6) 非平衡浇注系统人工平衡设计时，应优先考虑几何参数平衡法，因其调整范围较宽，其次考虑工艺参数平衡法。

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