moldflow分析案例.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章,Moldflow,分析详解,1,结果解释,单一数据结果,在填充或保压过程中只记录单一数值结果。其结果按节点或网格单元的数值进行存储。其动画只显示从最大到最小值。包括：,填充时间（,Fill time,）,料流前锋温度（,Temperature at flow front,）,填充结束时刻的加权平均温度,(Bulk temperature),填充结束时的凝固层系数,(Frozen layer fraction),胶料来源（,Grow from),填充结束时刻的压力,(Pressure),收缩指数（,Sink Index),凝固时间（,Time to freeze,）,顶出时刻的体积收缩（,Volumetric shrinkage,）,2,结果解释,中间数据结果,记录填充和保压过程中的多个时刻的结果。默认设置是在填充阶段和保压阶段各记录,20,个数据点。可设置的中间结果的数量范围为,0,到,100,。默认下，中间结果的动画播放方式是以时间来控制。,压力（,Pressure,）,平均速度（,Average velocity,）,加权平均温度（,Bulk temperature,）,凝固层系数（,Frozen layer fraction,）,加权平均的剪切速读（,Shear rate bulk在模壁上的剪切应力（,Shear stress at wall,）,体积收缩（,Volumetric shrinkage,）,平均玻纤取向（,Average fiber orientation,）,3,中间剖面结果,剖面结果储存了胶料经过区域沿厚度方向的数值，因为它也是中间数据结果，所以在填充和报压的过程中胶料所经区域的信息也是存储的几个时间点的数据，在缺省状态下，是不保存剖面的信息的,在高级设置里的求解参数设置中，可以分别设置填充和保压分析的剖面结果记录剖次数。最多可以设置成,20,。最初的随时间播放的动画显示的是法向厚度为,0,的剖面层的结果。中间剖面结果包括,:,剪切速度（,Shear rate,）,温度（,Temperature,）,速度（,Velocity,）,4,XY,图,X-Y,图是两维图，在一个周期里，一个值随着另外一个值而改变，都可以用,X-Y,图来表示。,锁模力（,Clamp force:XY plot,）,射出胶料重量的百分比（,%Show weight:XY Plot,）,进胶口出的压力（,Pressure at injection location:XY Plot,）,推荐的螺杆速度（,Recommended ram speed:XY Plot,）,要将中间结果制成,X-Y,图，需要重新创建该结果。当创建时，要将类型指定为,X-Y,图。通过鼠标选定或手工指定节点或单元的号码，来重新创建想要的,X-Y,图,5,填充分析,选择成型材料，设定进料位置及模温和料温，进行填充模拟分析。,6,填充时间,Fill Time,充模时间显示的是熔体流动前沿的扩展情况,整个填充过程，从图中可以得到塑料流过每一点的时间，蓝色为最后填充处。,作用：预估填充所需时间，预测最后填充处，填充是否平衡，无滞流现象等。,7,填充压力,Pressure,填充结束时模型各点的压力，蓝色为最低压力，红色为最高压力。,作用：查看填充过程中所需的最大压力，以此压力为参考值来设置成型工艺参数和选择成型机规格。,8,填充温度,Temperature,填充结束时模型各点的温度，蓝色为最低温度，红色为最高温度。,作用：查看温度是否超出塑料的成型温度范围。温度过低会降低塑料的流动性，产生短射或滞流；温度过高会使塑料发生裂解，影响产品质量。,9,注射位置压力：,XY,图,通过注射位置压力的,XY,图可看到压力的变化情况。熔体被注入型腔后压力持续增高。若压力出现尖峰（通常在充模快结束时），表明制件没有很好达到平衡充模，或者由于流动前沿物料体积的明显减少使流动前沿的速度提高,10,熔接线,Weld Lines,左图圆圈中紫色线条显示的是熔接线位置。,作用：预测熔接线位置，避免熔接线影响外观或降低强度。通过调整浇注系统来改变熔接线位置，控制波前对接角度和温度也可以控制熔接处的质量。,11气泡,Air Traps,左图紫色圆点显示的是气泡可能出现的位置。,作用：预测气泡位置，避免在产品内部形成气泡，甚至烧伤。在可能出现气泡的地方做好排气。,12,冷却分析,13,冷却分析,选择冷却模型，设定冷却液种类、温度及流速，进行冷却模拟分析。,14,外表面温度,Top Temperature,左图为产品外表面温度分布。,作用：查看定模侧冷却系统的冷却效果，有无过高或过低温度。,15,内表面温度,Bottom Temperature,左图为产品内表面温度分布。,作用：查看动模侧冷却系统的冷却效果，有无过高或过低温度。,16,内外表面温度差,Temp.Difference,左图为产品内外表面温度差。,作用：查看产品内外侧的温度差。温差越小，产品质量越高，根据温差调整冷却系统。,17,冷却的影响,产品品质,表面光洁度,残余应力,结晶度,热弯曲,生产成本,顶出温度,循环时间,冷却合理,冷却不佳,质量好，成型快,质量差，成型慢,18,模具温度与冷却时间,模温增加，冷却时间增加,模具温度,冷却时间,2,mm,厚、,200mm,长的产品，以中间范围的料温和,1,s,时间注射,19,在注射成型中的热量传递,辐射散热,对流散热,热量散失到模板上,热量由熔融塑料带入,热量从冷却水路传入或传出,20,影响冷却系统性能的参数,从塑料到模腔壁的热传导,从模腔壁到水管壁的热传导,从水管壁到冷却介质的热传导,21,从塑料到模腔壁的热传导,影响冷却系统性能的参数,模具材料热特性,:,比热,；,导热性,料温和模温之间的温度梯度,塑料和模腔壁间接触的质量,：保证,良好的接触,22,冷却液流动率与热交换,冷却液,水,/,金属界面,塑料,/,金属界面,塑料,层流（,Re2300,）的温度梯度,23,散热,有效的散热,水路出水温度比入水温度高,2-3,以内,水管壁温度比入水温度高,5,以内,应该能足够有效以使水路的布置成为控制因素,24,冷却水路设计考虑,冷却水路设置要使冷却效果均匀,靠近热量较多处,远离热量较少处,25,冷却水路设计考虑,水路尺寸及排放位置,水管与产品表面的距离,相邻水管的距离,不均匀散热,均匀散热,26,冷却水路设计考虑,水路尺寸及排放位置,冷却水路的长度,哪个设计较好，,B,还是,C,？,B,受压力限制,；,C,若,用软管连接中间的,Out,和,In,，会受流速的限制，可能比,B,需要更高的压力,27,冷却水路设计考虑,水路尺寸及排放位置,的,特殊结构,Baffles,隔板,Bubblers,喷泉,28,设定必需的步骤,优点,：,流速均匀,；,排热均匀,缺点,：,压降高,优点,：,适用于入子四周,；,低压下可达高流速,缺点,：,各分支流速不一样,；,各分支冷却效果不佳,；,易产生污垢,串联水路,并联水路,29,冷却液参数,Flow rate,流动率,影响模具与冷却水之间的对流,Flow rate,应该足够高以能达到,Reynolds number,（雷诺数）,10,000,Reynolds number,是紊流的量度标准，大于,2300,才能达到紊流,要使水流速率加倍，则需要八倍的泵供液量,30,冷却液参数,Inlet temperature,进水温度,进水温度由期望得到的模具表面温度来控制,通常比模具表面温度低,10-20,将依赖于水路与产品的距离和模具材料的导热性,Pressure Drop,压力降,在工厂冷却液供给能力下设计水路的压力降,压力降直接关系到,：,水路长度,；,水路直径,；水流速率,31,冷却液参数,Coolant,冷却液,水塔或城市用水，一般,20-25,，随季节变化,以加热器,(heater),或循环器,(circulator),可将水加热到,30,或以上,从冷却器,(chiller),获得低至,10,的冷却水,在冷却器,(chiller),里将水和防冻剂,(antifreeze,，通常是乙二醇,glycol),混合，,一,般可达到,5,以加热器,(heater),或循环器,(circulator),可将油,(Oil),加热到,80,或以上,32,查看结果,Part Elemental Top,产品凹模面温度,Part Elemental Bottom,产品凸模模面温度,Temperature Difference,凸凹模面温差,Percent Frozen,凝固层比率,Screen output,屏幕输出,水路相关讯息,Flow Rate,流动率,Reynolds number,雷诺数,Temperature rise,温升,Pressure drop,压力降,33,凹模面与凸模面温度,34,凸凹模温差,35,最大温度与平均温度,36,冷却的优化,冷却水路排布,模具,内,是否有足够的空间可移动水路,水路是否可以打断,模具是否还没加工,冷却液温度,所有的水路,若,有两个以上的模温机可设定不同的温度,冷却时间,通常应该保持最小值,然而冷却时间越短，温度分布越差,流动率,若已达到紊流，再加大流动率通常是浪费能源的,37对照目标查看结果,最好是在一个固定的周期内优化温度分布,温度变化越小越好,厚度上的温度分布,凸凹模面温差分布,查看结果,Temperature(top),part,Temperature(bottom),part,Temperature Difference,part(midplane),Temperature Profile,part,38,优化冷却时间,有以下情形时，冷却时间可以优化,可接受的温度分布已确定,凸模平均温度低于或等于目标模温,运行自动分析优化冷却时间,39,优化冷却,的实际操作,查看冷却分析结果,改变一些项目来改善凸凹模面温差,如,水路排布,:,增加水路,/,支流,；,改变位置,水温,：,可设定到,3,种不同的温度,增加入子,(insert),流动率,40,保压分析,41,保压分析,选择保压压力，设定保压曲线，进行保压模拟分析。,s,35,MPa,0,13,16,26,保压曲线,保压分析最好在完成了零件的填充优化、流道的尺寸优化、流道平衡和冷却分析后再进行。,42,保压压力,保压压力大约是填充压力的,80%,，可以有较大变化，一般为填充压力的,20%80%,。当然，也可以超出该范围。,保压压力需小于注塑机的锁模力,43,保压时间,必须足够长，好让浇口凝固。这个时间能够从填充分析的冷却时间（,time tofreeze,）结果中估算出来，然而，由于保压期间的剪切生热，这个时间可能会偏小。,对于第一次的保压分析，可估算一个较大值,确定浇口凝固的最好的方法是通过凝固层系数（,frozen layer fraction,）结果。查看浇口什么时候凝固。,44,凝固序列,%Frozen Time Series,左图显示的是整个成型过程中的凝固情况，红色的地方先凝固。,作用：凝固先后直接影响到保压质量及产品的收缩量。根据此图相应的调整冷却系统及浇注系统可以得到更好的保压效果。,45,体积收缩,Volumetric Shrinkage,左图显示的是各处的体积收缩百分比。,作用：体积收缩越均匀产品质量越好，翘曲量越小，收缩不均可能产生局部严重缩水、凹痕等缺陷。根据图中显示的收缩量，相应调整保压曲线，可以获得更好的保压效果。,46,压力,Pressure,从注塑开始到冷却结束整个过程中的喷嘴处的压力变化曲线，最大为,35MPa,。,作用：确定注塑机相关参数。,47,锁模力,Clamp Tonnage,从注塑开始到冷却结束整个过程中的锁模力的变化曲线，最大为,150,吨。,作用：确定所需注塑机的规格。,48,传统,和,曲线保压,传统保压,有,1-2,段恒压,2,段时与,曲线保压,相似,当机器没有能力进行,曲线保压,时使用,如果产品壁厚变化比较大时使用该保压方法可能是比较好的,曲线保压,压力随时间而变化,49,曲线保压可达成的效果,使产品的体积收缩分布更均匀,当塑料冷却凝固时体积收缩由作用于塑料上的压力决定,：,压力越大收缩越小,在产品上总是存在压力梯度的,随时间降低压力一直降到浇口处为零,50,曲线保压,何时采用,曲线,保压曲线,当机器有能力时,当产品壁厚变化不大时,当翘曲很重要时,51,保压术语,实际注射时间,实际注射时间,52,制作保压曲线,最佳化,产品填充,流道平衡,冷却,确定初始保压压力,以机器最大锁模力的,80%,作为保压压力最大值,(,公式单位为公制,),53,制作保压曲线,以恒定保压压力运行保压分析,初始的保压时间取希望得到的保压时间与冷却时间的总和,此分析确保浇口已经完全凝固,如果冷却分析已经运行过，在此分析中使用相同的保压时间与冷却时间的总和,54,制作保压曲线,查看结果来绘制曲线,初始体积收缩分布,：,从收缩综合报表中取得资料与典型收缩数值做比较,确定恒定压力、恒定保压时间、压力衰减时间和冷却时间,：,采用以下项目随时间变化的轨迹,温度,(temperature),凝固层比率,(%frozen layer),注入点的压力,(pressure of injection location node),、浇口或产品上的,nodes,和,elements,的压力,55,制作保压曲线,采用衰减的保压压力运行多层保压分析,(Multi-laminate packing),检查体积收缩分布,对整个产品或产品中的某一部分缩放,体积收缩,必要时修改,保压曲线,使用注入点、浇口或产品上的,nodes,的压力轨迹调整,保压曲线,56,精确调整Packing Profil,e,对最后填充区域的调整调整constant-pressure持续时间缩短，,体积收缩,升高,对浇口区域的调整改变压力衰减率变慢，,体积收缩,降低,对中间填充区域的调整斜坡,“,Step,”,衰减率,增加，,体积收缩,降低,57,翘曲分析,58,优化填充,优化产品的填充是最重要的步骤之一。如果填充情况良好，且符合产品的设计要求，那么翘曲一般都会比较低，翘曲容易被接受。填充的优化一般包括以下几步：,决定浇口位置,找出合适的工艺条件,优化产品的填充，平衡流动，无过保压，无积气，高质量的熔接线，无滞流等,优化浇注系统的尺寸，并平衡流道,59,优化冷却,冷却的基本目标就是使模具各部分的热传递均匀。冷却的第二个目标是使模具的冷却时间最短。,冷却分析必须等到产品设计完成，基本的模具设计也完成后，知道了冷却水路的排布才能进行。,从填充分析中输入到冷却分析中的数据主要是：目标模具温度、熔料温度、预计的成型周期。,60,优化保压,保压过程主要是热交换，通过将冷却分析的结果输入到流动分析中可以更准确的建立产品与周围区域的热交换模型，获得更准确的保压分析。优化保压可获得较小且均一的体积收缩。,优化保压也可在冷却分析前进行。但冷却分析后需对重新分析保压以检查结果是否还符合要求。冷却做的越好，保压结果也会越好。,61,翘曲分析,设定翘曲变形参考坐标，进行翘曲变形模拟分析。,62,总体变形,Deflection Total,总的变形量。变形分为,X,、,Y,、,Z,三个方向的变形，它们三个的矢量和就是总的变形量。,作用：查看产品的变形情况是否符合要求。,63,X,Y,Z,X,、,Y,、,Z,变形分量,Deflection X,、,Y,、,Z,X,和,Y,方向变形均匀，不会引起翘曲；,Z,方向变形不均，翘曲主要发生在,Z,方向上。,64,Z,变形原因,Deflection Z,翘曲主要是由于冷却不均、保压不良及分子取向引起的，根据翘曲方向和翘曲量有针对性的进行调整。冷却因素,收缩因素,取向因素,65,翘曲分析,充填与保压阶段所冻结的分子链配向性，导致流动引发之残留应力,66,冷却不均匀导致残留应力,热效应引发的残留应力,67,变形原因,不均匀冷却和不对称冷却引起的,翘曲,68,变形原因,低冷却速率区域的高度结晶使塑件产生较大的收缩量,塑件带肋一侧冷却较差，导致翘曲,69,成型工艺条件,(Molding Window),分析,须有的输入条件,:,网格模型,(,中性面或,Fusion,面网格模型,),浇口位置,材料,工艺条件设置,70,首选的工艺条件标准,参数名,默认值,默认值解释,剪切速率,1,需小于材料最大允许剪切速率,剪切力,1,需小于材料最大允许剪切力。若产品用于恶劣环境，该值须降低，取,0.5-0.8,料流前锋温度降低限制,20 C,多数时候取其一半的值，通常也不改变该限制值,料流前锋温度升高限制,10 C,允许升高，但最好是不升高。,注塑压力限制,0.8,应小于注塑机压力极限的,80%,锁模力限制,0.8,保压阶段锁模力最大，应低于注塑机允许极限的,80,71,工艺参数分析目标,指定浇口和材料，决定最佳的工艺条件。,分析获得推荐的工艺参数，观察模温，料温，注射时间改变时的相互影响,评估不同的浇口位置,成型工艺条件分析可以评估各个浇口方案的压力，剪切力，温度等的差别,评估不同的材料,分析不同的材料引起不同压力变化及剪切力等,72,第二次上机要求,建立,phone,分析项目,对其进行,浇口位置分析,设置不同的浇口位置和形式,(,至少,2,个,),对其进行 流动,+,翘曲分析,对分析结果进行比较,73,第三次上机要求,建立,scanner,分析项目,对其进行,流动,+,翘曲分析,分析翘曲产生原因,改变其保压曲线,进行新的 流动,+,翘曲分析,以减少产品的翘曲变形量,74,第四次上机要求,建立,mouse,分析项目,对其进行,Mouse_up,和,mouse_bottom,的一模,2,腔系统,对其进行平衡流道分析,根据平衡流道分析计算结果,计算分流道尺寸,并改变相应的流道单元尺寸,进行新的分析,对分析结果进行比较,75,