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模流分析入门

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第八章问题排除

塑料射出成形制程相当复杂,牵涉因素众多,当发现问题时,应该先确定制程的稳定性,确定瑕疵并非由于过度制程所引起的。排除射出成形问题并没有固定的步骤,但是,至少针对有些因为操作特性所导致的瑕疵,可以建议有效的改善方法。

8-1 包风----困气

包风(air traps)是指熔胶波前将模穴内的空气包覆,它发生在熔胶波前从不同方向的汇流,或是空气无法从排气孔或镶埋件之缝隙逃逸的情况。包风通常发生在最后充填的区域,假如这些区域的排气孔太小或者没有排气孔,就会造成包风,使塑件内部产生空洞或气泡、塑件短射或是表面瑕疪。另外,塑件肉厚差异大时,熔胶倾向于往厚区流动而造成竞流效应(race-tracking effect),这也是造成包风的主要原因,如图8-1所示。

图8-1 熔胶波前从不同方向汇流,而造成包风。

要消除包风可以降低射出速度,以改变充填模式;或者改变排气孔位置、加大排气孔尺寸。由于竞流效应所造的包风可以藉由改变塑件肉厚此例或改变排气孔位置加以改善排气问题。包风的改善方法说明如下:

(1)变更塑件设计:缩减肉厚比例,可以减低熔胶的竞流效。

(2) 应变更模具设计:将排气孔设置在适当的位置就可以改善排气。排气孔通常设在

最后充饱的区域,例如模具与模具交接处、分模面、镶埋件与模壁之间、顶针及模具滑块的位置。重新设计浇口和熔胶传送系统可以改变充填模式,使最后充填区域落在适当的排气孔位置。此外,应确定有足够大的排气孔,足以让充填时的空气逃逸;但是也要小心排气孔不能太大而造成毛边。建议的排气孔尺寸,结晶性塑料为0.025厘米(0.001英吋),不定形塑料为0.038厘米(0.0015英吋)。

(3)调整成形条件:高射出速度会导致喷射流,造成包风。使用较低的射出速度可以

让空气有充足的时间逃逸。

8-2 黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色

黑斑(black specks)和黑纹(black streaks)是在塑件表面呈现的暗色点或暗色条纹,如图8-2所示。褐斑或褐纹是指相同类型的瑕疵,只是燃烧或掉色的程度没那么严重而已。发生黑斑或黑纹的原因是塑料有杂质污染、干燥不当,或是塑料在料筒内待料太久而过热裂解。

图8-2 (左)黑斑和(右)黑纹

脆化(brittleness)的原因是材料裂解,使分子链变短,分子重量变低,结果使得塑件的物理性质降低。塑件脆化可能导致断裂或破坏,如图8-3所示。

图8-3 塑件脆化导致断裂

烧痕(burn marks)是塑件接近流动路径末端或包风区域的暗色或黑色小点,如图8-4所示,其形成主因是模穴内的空气无法逃逸,受压缩造成高热而烧焦。

图8-4 烧痕

掉色(discoloration)是指塑件从原始的塑料颜色发生变化的瑕疵,这可能是因为塑料裂解或污染所造成的,例如:塑料在料筒内待太长的时间;料筒温度太高,造成塑料变色;回收再研磨塑料、不同颜色塑料、来路不明塑料造成的污染。

假如射出速度太快或射出压力太高,可能导致流道系统和模穴内的气体无法在很短的充填时间内从排气孔排出,会造成包风;竞流现象加上不当的排气系统也会造成包风。结果,模绪内的空气受压缩,压力与温度升高,使得流道路径末端或包风区域的塑件表面的塑料裂解而造成烧痕。

造成塑料裂解的因素包括:

(1) 料筒温度:太高的料筒温度可能使塑料裂解,造成烧焦。塑料熔点太高可能造成

不当的料筒温度,烧坏热对偶,或者使温度控制器失效。应该降低设定的料筒温度或缩短加热时间。

(2) 高螺杆转速:塑化阶段的螺杆转速太快,造成过量的磨擦热,使材料裂解。

(3) 狭小的流动路径:熔胶流经狭小的流动路径,会造成大量的剪切热,使塑料裂解。

(4) 塑料污染:使用两种塑料射出成形时,第一种塑料在料筒内的余料可能因为第二

种塑料需要较高成形温度而烧焦。此外,受污染塑料、回收再研磨塑料都可能污染下一批次射出成形的塑料。

(5) 射出体积:假如射出量低于射出机最高射出量的20%,塑料可能因为在料筒内

待料太久而发生裂解。对于温度敏感的塑料更是如此。

塑料过热可能裂解或燃烧而造成黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色等表面瑕疵,塑料在具有刮痕的粗糙料筒内加热,等待了过长的时间就会裂解造成塑件表面瑕疵。塑料或空气中可能会有污染,其它如受污染的回收再研磨塑料、不同成分的塑料、不同颜色的塑料或是低熔点材料等等杂质都可能造成黑斑和黑纹,空气中的脏东西也会造成塑件表面的暗点。

改善这些表面瑕疵的方法说明如下:

(1)调整材料准备过程:塑料贮藏筒和料斗都应加盖,以免原料污染。设定适当的干

燥条件,过量的干燥时间或干燥温度,塑料内挥发物会被驱离,可能造成塑料脆化或裂解。塑料供货商可以提供塑料的最佳干燥条件。如果低强度材料的制程条件不恰当,可能造成脆化,可以考虑改用高强度和热安定性良好的塑料。脆化也可能是因为添加太多回收再研磨的塑料所致,尝试降低添加之回收再研磨的塑料量。更换塑料时应彻底清理射出系统,彻底清理料斗,避免塑料与料斗内不同颜色或来路不明的塑料混合。

(2)变更模具设计:在流动路径末端发现黑斑,可能是不良的排气系统所造成的。受

压缩的包风可能燃烧,造成表面瑕疵,应该改善排气系统。在模具设置适当的排气系统,以排除包风。流动路径的末端和盲孔的排气系统特别重要。建议结晶性塑料的排气孔大小为0.025 mm (0.001英吋),不定型塑料的排气孔为0.038 mm

(0.0015英吋)。太过狭窄的竖浇道、流道、浇口、甚至塑件肉厚都可能产生过量

的剪切热,使得已经过热的材料更劣化,造成塑料裂解。可以尝试加大竖浇道、流道及/或浇口。对于导热性太低的模具材料,可以降低冷却速率来改善塑件表面条件。

(3)定期清理模具:射出成形前应先清理模具。可能是射出机的因素造成树脂堆积和

裂解,应该检查树脂流动的顺畅性,定期清理堆积废料。黑纹有可能是滑块和顶钉的润滑油脂所造成的,应定期清洁顶针和滑块。应定期清洁或抛光流道系统表面,以免这些区域累积污垢。黑纹可能是受到料筒壁面或螺杆表面污染,特别是进行两种塑料的射出成形时,前一种塑料可能还维持在料筒内,必须完全清理。

(4)选择适合模具的射出成形机规格:选择比较适合所使用塑料的螺杆,使塑料达成

一个比较好的混合熔胶状态。可以向塑料供货商要求提供适当的螺杆设计信息,以避免塑料过热而裂解。射出量一般应该维持在机器规格的20~80%。对于温度敏感的材料则使用更窄的温度范围。检查料筒/螺杆表面的刮痕或齿痕,以免累积塑料,而造成塑料过热或燃烧。检查固加热片或控制器是否失效,以免造成塑料过热。塑料射出成形之模流分析软件可以协助模具选择适当规格的射出机,如此,可以避免塑料停留在料筒内太长的时间。

(5)调整成形条件:假如料筒和喷嘴温度太高,料筒内的塑料可能过热而导致裂解,

可以降低料筒温度和喷嘴温度。另外,可以降低背压、螺杆转速、射出速度或射出压力,以避免太高的剪切热造成裂解。另外,应检查料筒和喷嘴的加热片,校准热对偶,以确定料筒和喷嘴的温度。

8-3 表面剥离

表面剥离(delamination)是指塑件表面的层状剥离塑料,如图8-5,其造成的原因为:

●混合材料之间的兼容性不佳。

●成形制程使用了过量的脱模剂。

●模穴内的熔胶温度太低。

●湿气太重。

●浇口和流道具有尖锐转角。

图8-5 表面剥离

表面剥离的改善方法说明如下:

(1)改变塑料准备程序:避免采用性质不明的塑料或回收塑料。遵守塑料干燥的指示,

在射出成形前确实将塑料干燥。过多的湿气加热会造成蒸气,导致塑件表面剥离。

(2)变更模具设计:将浇口与流道的转角平滑化,可以避免造成塑料剥离。

(3)调整成型条件:假如熔胶温度太低,塑件层之间可能无法键结,受到顶出的作用

力,可能使塑件剥离,应尝试提高料筒温度和模具温度。尝试提高背压。避免使用过量的脱模剂解决脱模问题,应该改良顶出系统或排除其它的脱模困难。(调高射出速度和调高降背压或许可以改善塑件表面剥离。)

8-4 尺寸变化

尺寸变化(dimensional variation)指在相同的射出机之成形条件下,每一批成形品之间或每模射出的各模穴成形品之间,所得到的塑件尺寸都会变化,如图8-6所示。

其造成的原因为:

●射出机控制系统不稳定。

●成形窗口太狭窄。

●成形条件不恰当。

●射出单元的Check ring损坏。

●塑件性质不稳定。

●流道不平衡。

图8-6 塑件尺寸变化

改善塑件尺寸变化之方法说明如下:

(1)改良塑料准备程序:假如每批射出塑件都会改变尺寸,应与塑料供货商洽谈改变

塑料批号。假如塑料太潮湿,必须预先干燥。不规则的塑料颗粒尺寸可能使熔胶产生不同程度的混合,导致不稳定塑件的尺寸变化,尝试降低添加回收塑料比例。

(2)变更模具设计/组件:针对模具与塑料设计适当的流道与浇口和系统。可以使用

塑料射出成形的模流分析软件进行流道系统尺寸最佳化,以确保熔胶平顺地充填模穴。假如塑件于顶出时造成弯曲或扭曲,则应调整顶出系统。

(3)检查射出机组件:假如加热片或热对偶损坏而造成不稳定的熔胶流动,应予更换。

假如check ring 损坏或磨耗,应予更换。

(4)调整成形条件:提高射出压力与保压压力,以确定充填与保压足量的塑料进入模

穴。检查冷却系统以确定均匀的模穴温度。设定适当的螺杆计量行程与射出行程,螺杆旋转速度和背压,使成形条件落入成形窗口。

8-5 鱼眼

鱼眼(fish eyes)是一种塑件表面的瑕疵,导致于未熔化的塑料被压挤到模穴内,而呈现在塑件表面的瑕疵,如图8-7所示。其形成的原因包括:

˙料筒温度太低。

˙添加太多的再研磨塑料。

˙塑料受污染。

˙螺杆转速太低和背压太低。

图8-7 鱼眼

改善塑件发生鱼眼的方法说明如下:

(1)改良材料准备程序:将不同的塑料分开储存于不同的容器或袋子内,以避免塑料

相互掺杂。根据塑件品质的要求,降低所添加再研磨塑料的比例。假如允许使用再研磨塑料时,首先应该尝试添加10%看看,再逐渐调整比例。

(2)调整成形条件:提高料筒温度。在塑化阶段提高螺杆转速,以造成更大量的磨擦

热,将塑料熔化。提高背压,使塑料均匀混合成熔胶状态。塑料供货商通常可以提供塑料的料筒温度、背压、螺杆转速等信息,但还要根据现场状况进行调整。

(3)检查射出机组件:检查加热片、热对偶和控制器的功能是否正常。料筒是否太短

而无法塑化树脂。

8-6 毛边

毛边(flash)指在模具的不连续处(通常是分模面、排气孔、排气顶针、滑动机构等)过量充填造成塑料外溢的瑕疵。如图8-8所示。造成毛边的原因包括:

(1) 锁模力太低:射出机锁模力太低,不足以维持成形制程的模板紧闭,会发生毛边。

(2) 模具有缝隙:假如模具结构变形、分模面不够密合、机器规格不当、成形条件不

当、分模面卡料等因素都可能造成分模面接触不完全,造成毛边。

(3) 成形条件:熔胶温度太高或射出压力太高等造成荣焦流动性过高的不当成形条件

都会造成毛边。

(4)不当的排气:设计不当和不良的排气系统、或是太深的排气系统都会造成毛边。

图8-8 毛边

改善塑件发生毛边方法说明如下:

(1)调整模具设定:检查模具的对准和模板的翘曲变形。确定模具有适当的排气孔。

模具的公、母模不能对齐或密合性不佳都会造成毛边,必须正确密闭地安装设定模具。铣削模面,使得模穴周围能够维持足够的密合压力。假如成形时造成模板变形,应增加支撑柱块或加厚模板,以防止模板变形。清理模面,分模面有未清理干净的塑料会造成模具无法密合,产生毛边。检查适当的排气孔尺寸。

(2)调整机器设定:检查射出机的锁模力规格与设定。当机器有足够的锁模力容量,

就应调高锁模力。当机器的锁模力不足时,就应提高射出机规格。

(3)调整成形条件:假如熔胶温度太高,可能因为太低的黏滞性而在模板之间溢料,

可以观察喷嘴的滴料(droop)情况来判断。减低充填行程的长度,可以降低射出量。

加长射出时间或者降低射出速度。应该降低充填速度,特别是降低接近充填完成时的充填速度,可能改善毛边。降低射出压力和降低保压压力,可以减低需求之锁模力。降低料筒温度和喷嘴温度,因为太高的熔胶温度会降低塑料的黏度,造成较稀薄的熔胶层,可能发生毛边。也应注意:避免使用太低的熔胶温度,以至于需要更高的射出压力而产生毛边。

8-7 流痕

流痕(flow marks)是塑件在浇口附近之涟波状的表面瑕疵,如图8-9所示,其产生原因是塑件温度分布不均匀或塑料太快凝固,熔胶在浇口附近产生乱流、在浇口

附近产生冷塑料或是保压阶段没有补偿足够的塑料。造成这些问题的因素包括:低熔胶温度、低模具温度、低射出速度、低射出压力或者流道和浇口太狭小。最近根据使用镶埋玻璃模具进行观察分析得知,流痕的缺陷也可能因为熔胶流动波前部份在模穴壁面冷却,并且与后到的熔胶持续翻滚和冷却之效应。

图8-9 流痕

改善塑件流痕的方法说明如下:

(1)变更模具设计:改变流道系统的冷料井尺寸,使得在充填阶段,熔胶波前的较低

温塑料不会进到模穴。通常,冷料井的长度等于流道直径。流痕的产生有可能是因为流道系统和浇口尺寸太小而提前封口,使得保压阶段的补偿塑料无法进入模穴。对于特定之模具与塑料,加大流道与浇口尺寸。缩短竖浇道的长度,或者改用热流道设计取代冷流道设计。应改善模具的排气能力。

(2)调整成形条件:应该提高塑料的流动性,所以可以提高模具温度、提高喷嘴温度、

提高料筒温度、提高射出压力、提高射出速度、提高保压压力和加长保压时间。

(3)改善塑件设计:塑件不宜有太急剧的肉厚变化。

8-8 迟滞效应

迟滞效应(hesitation)或迟滞痕迹是一种塑件表面的瑕疪,它导因于熔胶流经薄肉区或肉厚突然变化区域,造成流动停滞,如图8-10所示。当熔胶射入厚度变化的模穴,会往厚区与阻力较小的区域充填,结果使薄区流动停滞,一直到薄区以外部份都完成充填,停滞的熔胶才继续流动。但是,停滞太久的熔胶可能会在停滞处就先行凝固,当凝固的熔胶被推到塑件表面,就会产生迟滞痕迹。

迟滞效应可能经由变更塑件肉厚或改变浇口位置而改善。要排除塑件的迟滞痕迹,必须考虑重新设计塑件与模具,微调成形条件也是可以思考的方向。说明如下:

(1)变更塑件设计:缩减塑件肉厚变化。

(2)变更模具设计:浇口位置应该远离薄肉区或肉厚突然变化区域,如此,使迟滞效

应延后发生,或在较短时间内结束。图8-11显示不当的浇口位置所造成熔胶迟滞流动。将浇品移离薄肉区可以减低迟滞效应。

(3)调整成形条件:提高熔胶温度及/或增加射出压力。

图8-10 停滞流动的熔浇造成迟滞效应

图8-11 不当的浇口位置所造成的熔胶迟滞流动。

8-9 喷射流

当熔胶以高速流过喷嘴、流道、或浇口等狭窄的区域后,进入开放或较宽厚的区域,并且没有和模壁接触,就会产生喷射流(jetting)。蛇状发展的喷射流使熔胶折合而互相接触,造成小规模的缝合线,如图8-12所示。喷射流会降低塑件强度,造成表面缺陷及内部多重瑕疪。

相较之下,正常的充填模式之熔胶波前则不会产生这些问题。改善塑件之喷射

流瑕疵的方法说明如下:

图8-12 喷射流与正常充填的比较

(1)更改模具设计:通常喷射流问题出现在浇口设计,你可以重新安置或变更浇口设

计,以引导熔胶与侧壁金属模面接触。使用重迭浇口或潜式浇口,如图8-13。

以逐渐扩张的熔胶流动面积来减低流动速度;使用凸片或扇形浇口,如图8-14,可以提供熔胶从浇口到模穴较平顺的转移,降低熔胶的剪应力和剪应变。加大浇口与流道尺寸,或缩短浇口长度。检讨冷料井是否设计不当。

图8-13 使用重迭浇口或潜式浇口以避免喷射流

图8-14 使用凸片或扇形浇口以避免喷射流

(2)调整成形条件:调整为最佳的螺杆速度曲线,使熔胶波前以低速通过浇口,等到

熔胶探出浇口外再提高射速,以消除喷射流,如图8-15。亦可能调整料筒温度以逐量提高或降低各段熔胶的温度,以消除喷射流,此改善方法的原因仍未确定,但是可能与模嘴膨胀效应和熔胶性质(例如黏度和表面张力等)之改变有关系。

对于大多数的塑料,降低温度使得模口膨胀效应增大;但是,也有塑料(例如PVC)则因为升高温度而增大模嘴膨胀效应。

图8-15 调整为最佳的螺杆速度曲线,以消除喷射流。

8-10 波纹

波纹(ripples)是指接近流动长度末諯的指纹般的小涟波,如图8-16所示。

图8-16 波纹

根据最近对于镶埋玻璃模具所进行之观察分析,波纹缺陷的产生是由于熔胶流动波前部份在模穴壁面冷却,并且与后到熔胶的持续翻滚冷却之效应,如图8-17所

示。与浇口形状、熔胶温度相比较,熔胶流动波前速度和模具温度对于波纹的产生有很大的影响。提高熔胶波前速度或模具/熔胶温度可以帮助来消除波纹。

图8-17 (1)正常充填不发生波纹;(2)冷模温和低熔胶波前速度造成波纹。

改善塑件之波纹的方法说明如下:

(1)改良塑件设计:增加塑件厚度。

(2)变更模具设计:确定塑件有合适的流道系统,包括竖浇道、流道和浇口。在整个

模具安排适当的排气系统,特别是流动路径的末端。

(3)调整成形条件:提高模具温度,提高熔胶温度。但仍要避免待料在过高的温度太

久,以免塑料裂解。提高射出速度,以提高黏滞热,降低熔胶黏度。提高射出压力,但仍不宜超出机器的负载。正常操作的射出压力应限制在射出机最大压力负载的70~85%,以免损伤射出机的液压系统。

8-11 短射

短射(short shot)是熔胶无法充满整个模穴的现象,特别是薄肉区或流动路径的末端区域。任何会增加熔加熔胶流动阻力,或是妨碍足量塑料流入模穴的因素,都可能造成短射,包括:

射出塑料剂量不足,料斗无塑料、进料遭异物阻塞、止回阀磨耗等造成

射压不足或漏料。

?流动阻力太大,可能是塑件肉厚太薄、浇口位置不当、或是流道与浇口长度太长。

?熔胶流动性不足,可能是熔胶温度及/或模壁温度太低。

?排气不良,排气孔不当,造成模穴压力高涨,无法充填完全。

?射出机射压不足、射出体积不足、射速太低、料筒温度太低、塑化能力不足。原因在于熔胶流动阻力太大或流动路径阻塞。太低的射速可能使

塑料在充饱模穴之前就凝固。

?迟滞效应使塑料提早凝固、不良的充填模式、或是过长的射出时间。

短射有时候也可以应用来进行试模,以观察或决定熔胶充填模式。改善塑件短射的方法说明如下:

(1)变更塑件设计:应设法使射出的熔胶容易流动,以减低短射问题。策略性增加塑

件的部份肉厚,例如使用导流器,以促进熔胶流动。

(2)变更模具设计:增加浇口尺寸与/或数目,以缩短流动长度。增大流道系统尺

寸,以减少流动阻力。增加排气孔尺寸与数目。设计优良的熔胶传送系统可以得到比较平衡的充填模式。充填模穴应先充填厚肉区,再充填薄肉区,如此可以避免迟滞效应,避免熔胶提早凝固。模穴内的包风也会导致短射。将排气孔设置在适当的位置,通常要接近最后充填区域,以利排气。假如同一模穴内持续地短射,可能是模具冷却不均匀所引起的,或者因冷却管路不通畅所造成的浇口和流道也可能不平衡。

(3)调整成形条件:首先检查料斗是否有足够的塑料,或是进口处塑料结块,假如没

有问题,可以尝试增加射出体积。其次,检查止回阀与料筒是否过度磨耗,这可能导致射出压力损失及漏料。尝试增加射出速度以产生更多的黏滞热,降低熔胶黏度。提高料筒温度及/或提高模壁温度,较高的温度可以促进熔胶的流动。但必须避免熔胶待料于过高温度太长而造成裂解。高模温也会延长冷却时间。尝试增加射出压力,但是不得超出射出机的规格,以免损害机器的油压系统,一般都限制操作压力为最大射出压力的70~85%。亦不得因为太高的射出压力而造成毛边。

(4)检查射出机规格:射出机规格可能不足,无法完成射出行程。假如使用多模穴模

具,可以先堵塞部分的模穴。

(5)小心准备塑料:假如不同模穴之间随机地发生短射,可以检查是否有未融化的塑

粒或杂质。

8-12 银线痕

银线痕(silver streaks, or splays)是空气或湿气挥发、异种塑料混入分解而烧焦,在塑件表面溅开的痕迹,它会从浇口处以扇形方式向外辐射发展,如图8-18所示。塑料于储存时会吸收相当程度的湿气,假如成形前未经过适当的干燥,湿气会在射出成形时转变成水蒸气,在塑件表面造成喷溅的痕迹。塑料在塑化阶段,会包覆适量的空气在熔胶内,假如空气无法在射出阶段逃逸,也会在塑件表面留下银线痕。此外,有些裂解的塑料或烧焦的塑料粒子会在塑件表面留下银线痕。

图8-18 银线痕

改善塑件银线痕的方法说明如下:

(1)小心准备塑料:根据塑料供货商的建议,在射出成形前仔细地进行塑料干燥。注

意塑料是否含有挥发物。更换塑料时,彻底清除料筒内的旧塑料。旧塑料容易造成颗粒烧焦。

(2)变更模具设计:加大竖浇道、流道及/或浇口。太狭窄的竖浇道、流道、浇口、

甚至塑件设计,可能造成过量的剪切热,使得塑料过热而裂解。检查排气孔尺寸是否恰当。推荐的排气孔尺寸,结晶性塑料为0.025 mm(0.001英吋),不定形塑料为0.038 mm(0.0015英吋)。加大冷料井。

(3)调整成形条件:选择适合模具的射出机规格,细心挑选成形条件可以使射出成形

的塑料延后裂解。提高背压,以降低混入熔胶内的空气。降低熔胶温度,降低射出压力或降低射出速度。改善排气系统,务必使空气和蒸汽很容易逃逸。

(4)检查射出机规格:检查螺杆的压缩比是否太小。

8-13 凹陷与气孔

凹陷(sink marks)是指塑料的射出量低于模穴容积,造成塑件表面局部下陷,一般发生在塑件的厚肉区,或者是肋、凸毂、内圆角之相接平面上。气孔(voids)是成品内部的真空气泡。发生凹陷和气孔是因为塑件冷却时,在厚肉区局部收缩,而且没有补偿足够的塑料。另外,因为散热不平均等因素,在与肋或外突特征相接平面之另一侧常常发生凹陷。造成凹陷与气孔的制程因素包括:射出压力和保压压力太低、保压时间太短或冷却时间太短、熔胶温度太高或模具温度太高、和局部的几何特征。

当外侧的材料冷却与凝固之后,塑料内层开始冷却,塑料收缩导致表层塑料向内拉,因而造成凹陷。假如表层的刚性够强,譬如使用工程塑料,则表层凹陷可能被内层的气泡取代,如图8-19所示。

图8-19 塑料射出量不足而没有足够补偿时,塑件因为收缩导致凹陷或气孔。

改善塑件银线痕的方法说明如下:

(1)变更塑件设计:一般而言,粗厚件易产生凹痕。修改设计的塑件厚度,将厚度变

化最小化。添加表面特征以隐藏凹痕,例如在发生凹痕的表面设计一系列的齿状(serrations),如图8-20。重新设计肋、凸毂、角板厚度为连接基板肉厚的50~80%。图8-21是建议的设计。

(2)变更模具设计:将浇口重设置在厚肉区或接近厚肉区,以便在薄肉区凝固之前进

行保压。增加更多的排气孔或加大排气孔,方便空气逃逸。流道或浇口太小时,可能造成保压不完全。加大浇口和流道尺寸以延后浇口凝固时间,让更多量的塑

料于保压阶段挤入模穴。尝试改善模具的冷却系统。当要射出大面积和薄组件时,可能必须使用大浇口或多浇口系统。

图8-20 肋的设计以消除凹陷和气孔。

图8-21 肋、凸毂、角板的设计建议以消除凹陷和气孔。

(3)调整成形条件:增加射出成形终点的缓冲量。缓冲量应维持约3 mm(0.12英吋)。

浇口无法在压力降低之前凝固,于是造成收缩凹陷,这情形可能以增长射出时间、增加射出压力或加长冷却时间,以增加保压阶段的进胶量来改善。增长螺杆前进

时间及降低射出速率。降低熔胶温度和降低模具温度。顶出时熔胶温度太高,可能造成脱模的凹痕。假如模温太低,组件表面先于内部成形,可能造成内部空洞。

此时可以提高模面温度或加长成形周期来改善情况。检查止回阀是否造成漏料。

(4)小心准备塑料:含湿气的塑料可能会造成气孔。塑料的收缩率太大也容易产生气

孔。

8-14 缝合线与熔合线

缝合线(weld lines)的形成是因为不同方向移动的熔胶之汇流。熔合线(meld lines)是两股平行流动的熔胶波前之间的接合线。塑件有靠破孔、镶埋件、多重浇口或因肉厚变化而产生竞流效应时,都会造成缝合线/熔合线。假如无法避免在塑件造成缝合线/熔合线,应该调整浇口的位置和尺寸,使缝合线或熔合线发生在低应力或不明显的区域。

传统上以两股熔胶的汇流角度来区分缝合线和熔合线,如图8-22所示,汇流角度小于135°时产生的是缝合线,大于135°时产生熔合线。可以注意到的是汇角度在120°~150°时,缝合线的表面痕迹将会消失。

图8-22 缝合线与熔合线

一般认为缝合线的品质比熔合线差,因为在缝合线形成后,较少分子跨越缝合线相互融合。提高缝合线和熔合线区域的温度和压力可以改善其强度。考量塑料强度与外观时,一般都不容许产生缝合线,添加纤维的强化塑料更是如此,因为纤维通常平行于缝合线配合;而无法跨越缝合线,如图8-23所示。

缝合线的强度决定于两股熔胶波前相互交织的能力,缝合线区域的强度可能是

无缝合线区域的10~90%,因为范围宽广,能够促成较佳缝合线品质的成形条件应值得检验,包括:

?高射出压力和高射出速度。

?高熔胶温度与高模壁温度。

?在接近浇口处产生缝合线。

?两股汇流的熔胶波前的温度差必须小于10℃。

图8-23 添加纤维的强化塑料之熔胶波前

假如缝合线在充填完全以前形成,而且立即进行保压,结果的缝合线较不明显,而且强度较强。对于复杂几何形状的塑件,流动分析模拟可以针对模具的设计变更加以预测缝合线/熔合线的位置,并且监控各股熔浇波前之温度差。

改善塑件缝合线/熔合线的方法说明如下:

(1)变更塑件设计:增加壁厚,以帮助压力的传送,并且保持较高的熔胶压力。调整

浇口位置与尺寸,或减小塑件的厚度比。参阅图8-24。

(2)变更模具设计:加大浇口与流道的尺寸。将排气孔设在缝合线/熔合线,以消

除包风,避免塑件的强度减弱。改变浇口设计以去除缝合线/熔合线,或者在

接近浇口处形成承高压与高保压压力的缝合线/熔合线。

图8-24 改良流道系统以获得较佳强度的缝合线

(3)调整成形条件:假如塑件在缝合线处有破裂的倾向,可以在塑料过热的范围以内,

适度提高熔胶温度、模具温度、射出速度、或射出压力。熔胶温度太低造成熔胶波前无法交互编织在一起。然而熔胶温度太高也可能造成树脂裂解,仍无法产生好的编织面。射出压力太低而无法逼迫熔胶在熔合线结合。

(4)小心准备塑料:提高熔胶流动性有助于减小缝合线,所以在塑件功能许可范围内,

可以考虑改用流动指数(MI)值较高的塑料。

第九章C-MOLD软件与模型网格

C-MOLD起源于1974年康乃尔大学Prof. K. K. Wang(王国钦)之Cornell Injection Molding Program (CIMP)计划,最初之软件是由Prof. K. K. Wang和他的学生Dr. V. W. Wang(王文伟)开发,并于1986年成立Advanced CAE Technology Inc.销售C-MOLD 软件,于1988年成立C-MOLD Polymer Laboratory建立塑料材料性质的测试。Advanced CAE Technology Inc.于2000年被澳洲的Moldflow Corp.并购,并于2001

年底发布将C-MOLD整合到Moldflow Plastics Insight 3.0 (MPI 3.0),号称为Synergy。

C-MOLD的主要产品包括:

Moldflow地模流分析报告入门实例

基于MOLDFLOW的 模流分析技术上机实训教程主编: 姓名: 年级: 专业: 南京理工大学泰州科技学院

实训一基于Moldflow的模流分析入门实例 1.1Moldflow应用实例 下面以脸盆塑料件作为分析对象,分析最佳浇口位置以及缺陷的预测。脸盆三维模型如图1-1所示,充填分析结果如图1-2所示。 图1-1 脸盆造型图1-2 充填分析结果(1)格式转存。将在三维设计软件如PRO/E,UG,SOLIDWORKS中设计的脸盆保存为STL格式,注意设置好弦高。 (2)新建工程。启动MPI,选择“文件”,“新建项目”命令,如图1-3所示。在“工程名称”文本框中输入“lianpen”,指定创建位置的文件路径,单击“确定”按钮创建一新工程。此时在工程管理视窗中显示了“lianpen”的工程,如图1-4所示。 图1-3 “创建新工程”对话框图1-4 工程管理视图 (3)导入模型。选择“文件”,“输入”命令,或者单击工具栏上的“输入模型”图标,进入模型导入对话框。选择STL文件进行导入。选择文件“lianpen.stl”。单击“打开”按钮,系统弹出如图1-5所示的“导入”对话框,此时要求用户预先旋转网格划分类型(Fusion)即表面模型,尺寸单位默认为毫

米。 图1-5 导入选项 单击“确定”按钮,脸盆模型被导入,如图1-6所示,工程管理视图出现“lp1_study”工程,如图1-7所示,方案任务视窗中列出了默认的分析任务和初始位置,如图1-8所示。 图1-6 脸盆模型

图1-7 工程管理视窗图1-8 方案任务视窗 (4)网格划分。网格划分是模型前处理中的一个重要环节,网格质量好坏直接影响程序是否能够正常执行和分析结果的精度。双击方案任务

Moldflow的模流分析入门实例

基于MOLDFLOW的模流分析技术上机实训教程 主编: 姓名: 年级: 专业: 南京理工大学泰州科技学院

实训一基于Moldflow的模流分析入门实例 1.1Moldflow应用实例 下面以脸盆塑料件作为分析对象,分析最佳浇口位置以及缺陷的预测。脸盆三维模型如图1-1所示,充填分析结果如图1-2所示。 图1-1 脸盆造型图1-2 充填分析结果 (1)格式转存。将在三维设计软件如PRO/E,UG,SOLIDWORKS中设计的脸盆保存为STL格式,注意设置好弦高。 (2)新建工程。启动MPI,选择“文件”,“新建项目”命令,如图1-3所示。在“工程名称”文本框中输入“lianpen”,指定创建位置的文件路径,单击“确定”按钮创建一新工程。此时在工程管理视窗中显示了“lianpen”的工程,如图1-4所示。 图1-3 “创建新工程”对话框图1-4 工程管理视图 (3)导入模型。选择“文件”,“输入”命令,或者单击工具栏上的“输入模型”图标,进入模型导入对话框。选择STL文件进行导入。选择文件“lianpen.stl”。单击“打开”按钮,系统弹出如图1-5所示的“导入”对话框,此时要求用户预先旋转网格划分类型(Fusion)即表面模型,尺寸单位默

认为毫米。 图1-5 导入选项 单击“确定”按钮,脸盆模型被导入,如图1-6所示,工程管理视图出现“lp1_study”工程,如图1-7所示,方案任务视窗中列出了默认的分析任务和初始位置,如图1-8所示。 图1-6 脸盆模型 图1-7 工程管理视窗图1-8 方案任务视窗

(4)网格划分。网格划分是模型前处理中的一个重要环节,网格质量好坏 直接影响程序是否能够正常执行和分析结果的精度。双击方案任务 图标,或者选择“网格”,“生成网格”命令,工程管理视图中的“工具”页面显 示“生成网格”定义信息,如图1-9所示。 单击“立即划分网格”按钮,系统将自动对模型进行网格划分和匹配。网格划分信息可以在模型显示区域下方“网格日志”中查看,如图1-10所示。 图1-9 “生成网格”定义信息图1-10 网格日志 划分完毕后,可以看见如图1-11所示的脸盆网格模型,此时在管理视窗新增加了三角形单元层和节点层,如图1-12所示。 图 1-11 网格模型图1-12 层管理视窗

完全精通ProENGINEER野火中文版模具设计方案基础入门

内容简介:设计分型面及拆模,涵盖的主题塑料模具设计的基础入门书籍,着重于说明如何以Pro/E本书为Pro/E Pro/E)模具设计的简介及前置作业:说明模具设计的操作界面及基本流程、零件的破面修补、零包括:(12)零件及工件的设置:说明一模一穴及一模多穴的零件配置、收缩率的设置、件的厚度及拔模角检测;(3)分型面设计:说明分型面设计的基本概念、分型工件的自动化创建、工件的几何形状、工件的设置;(线的产生、以阴影曲面创建分型面、以裙边曲面创建分型面、以手动方式创建分型面、靠破孔填补、一模/ /镶件4)拆模:说明拆模的运作机制、凹模/

凸模多穴的分型面设计、对称件与非对称件的分型面设计;(滑块等不同模具零件的拆模方法、成型件的产生、开模过程的动态仿真及干涉检测。书中以简洁的文字说明,辅以流程图及示意图,阐述上列各主题的基本概念及用法,书中同时提供为Pro/E模具设计。数众多的实务案例,让读者通过不同题型的练习来熟悉三维零件的英文版),随书附赠由林清安教4.0中/5.0本书以Pro/E野火中文版及英文版来编写(也适用于野火3.0及学习Pro/E教学光盘,详细说明书中实务案例的Pro/E逻辑思考及操作步骤,让读者的授亲自录制的Pro/E之路快速、顺畅、扎实。进行塑模设计,本书也适合作为大专院校“计算机辅助设计”、业界人士可以利用本书学习如何以Pro/E“模具设计”等相关课程的教学或实习教材。 未经许可,不得以任何方式复制或抄袭本书的部分或全部内容。版权所有,侵权必究。 )数据图书在版编目(CIP. / 林清安编著野火5.0 中文版模具设计基础入门完全精通Pro/ENGINEER ISBN 978-7-121-12744-1 开发院)2011.3(Pro/E 北京:电子工业出版社,Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 ①模具-计算机辅助设计-应用软件,Ⅲ. I. ①完…Ⅱ. ①林…TG76-39 ①Ⅳ. 001996 号CIP 数据核字(2011)第中国版本图书馆 鸲责任编辑:杨 印刷:北京天宇星印刷厂订:三河市皇庄路通装订厂装出版发行:电子工业出版社100036 173 北京市海淀区万寿路信箱邮编: 开本:850×1168 1/16 印张:25.75 字数:824 千字彩插:4 印次:2011 年3 月第1 次印刷 印数:5 000 册定价:59.80 元(含光盘1 张) 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题,请向购买书店调换。若书店售缺,请与本社发行部联系, 联系及邮购电话:(010)88254888。 版侵权举报请发邮件至dbqq@https://www.doczj.com/doc/2d9112485.html,。质量投诉请发邮件至zlts@https://www.doczj.com/doc/2d9112485.html,,盗服务热线:(010)88258888。 前言: Pro/ENGINEER 自1988 年问世以来,二十多年间已成为全世界及大中国地区最普及的 三维CAD 系统。Pro/E 在今日俨然成为三维CAD 系统的标准软件,广泛应用于3C 产品、 汽车电子、通信、机械、模具、工业设计、机车、自行车、航天、家电、玩具等各行业。 Pro/E 是个全方位的三维产品开发软件,整合了零件设计、零件装配、产品设计、钣金设 计、塑料模具设计、冲压模具设计、工程图制作、公差分析、造型设计、NC 加工、机构 设计/分析、动态仿真、动画制作、铸造件设计、逆向工程、自动量测、结构分析、热流分 析、简易模流分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体,模块众多,且学习不 易。有鉴于此,笔者乃凭18 年来利用此软件进行多项实务设计、加工与开发的经验,以 及多年来研究/教学的心得,撰写一系列的Pro/E 书籍,借以提供给各公司应用此软件的工 程师及各大专院校攻读CAD 课程的同学一个学习的渠道。 本书为Pro/E 塑料模具设计的基础入门书籍,着重于说明如何以Pro/E 设计分型面及 拆模,涵盖的主题包括: 1. 模具设计的简介及前置作业:说明Pro/E 模具设计的操作界面及基本流程、零件的破面修补、零件的厚度及拔模角检测。

模流分析(MOLDFLOW)

一. 压力條件对产品的影响 1.高保压压力能夠降低產品收縮的機會 补充入模穴的塑料越多,越可避免產品的收縮 高保压压力通常會造成产品不均勻收縮,而导致產品的翹曲变形 对薄殼產品而言,由於壓力降更明顯,上述之情況更加嚴重 2.Over packing 過保壓 保壓壓力高,澆口附近體積收縮量少 遠離澆口處保壓壓力低且體積收縮量較大 導致產品翹曲變形,產品中央向四周推擠 形成半球形(Dome Shape) 3. Under packing 保壓不足 澆口附近壓力低 遠離澆口處壓力更低 導致產品翹曲變形,產品中央向四周拉扯 形成馬鞍形Twisted shape 保壓時間如果夠長,足夠使澆口凝固,則可降低體積收縮的機會 澆口凝固後,保壓效果就無效果 一、澆口位置的要求: 1.外观要求(浇口痕跡, 熔接线) 2.產品功能要求 3.模具加工要求 4.產品的翹曲变形 5.澆口容不容易去除 二、对生产和功能的影响: 1.流長(Flow Length)決定射出壓力,鎖模力,以及產品填不填的滿 流長縮短可降低射出壓力及鎖模力 2.澆口位置會影響保壓壓力 保壓壓力大小 保壓壓力是否平衡 將澆口遠離產品未來受力位置(如軸承處)以避免殘留應力 澆口位置必須考慮排氣,以避免積風發生不要將澆口放在產品較弱处或嵌入处,以避免偏位(Core Shaft) 三、选择浇口位置的技巧

1.將澆口放置於產品最厚處,從最厚處進澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足,較薄的區域會比較厚的區域更快凝固 避免將澆口放在厚度突然變化處,以避免遲滯現象或是短射的發生 2.可能的話,從產品中央進澆 將澆口放置於產品中央可提供等長的流長 流長的大小會影響所需的射出壓力 中央進澆使得各個方向的保壓壓力均勻,可避免不均勻的體積收縮 射出量/切换点的影响 射出量可由螺杆行程距离的設定決定 射出量包括了填滿模穴需要的塑胶量以及保压時須填入模穴的塑膠量 切換點是射出機由速度控制切換成壓力控制的點 螺桿前进行程過短(切換點過早)會導致保壓壓力不足 假如保压压力比所需射出壓力還低,產品可能发生短射 PVT特性 p –压力; v –比容; T –溫度 描述塑胶如何随着压力及溫度的变化而发生体积上的变化。 在充填及保壓的階段,塑膠随着压力的增加而膨脹 在冷卻的阶段,塑膠隨著溫度的降低而收縮 V/P转换的概念和作用 是指填充由速度控制转为由压力控制,也就是保压的转换点. 以速度控制的时候特别是复杂的产品当填充到产品的末端的

moldflow2010模流分析从入门到精通全套-工厂实战教程

相当好的---moldflow2010模流分析从入门到精通全套---工厂实战教程 随着模流分析CAE软件的推广,以及塑料、模具行业对成本的最低控制和对利润的最大追求 越来越多的企业认识到模流分析所带来的巨大效益,同时也越来越意识到模流分析对提升企业技术实力的作用。模流分析软件的操作本身并不难,但由于设涉及到流体力学、聚合物流变学、材料力学等学科,专业性极强;同时要求工程师具备模具设计、产品设计、注塑工艺等相关经验 ,因此要学好用好模流分析没有经过系统专业的培训是很难的。仅仅停留在软件操作的层面是不够的,远远不能发挥出它的潜力和体现它的价值。 为了满足广大企业的需求,我们特别推出模流分析综合培训精品课程,由具有多年模流分析经验的国内资深模流博士生导师JimLee 主持编写教材并亲自授课,课程内容涵盖模流分析全部过程的重点、难点,汇集了李博士多年的模流分析应用经验,让学员能在短时间内快速掌握模 流分析的全部流程,提升使用模流分析解决问题的能力。 特别推荐 ----相当好的---moldflow2010模流分析从入门到精通全套---工厂实战教程 教程播放时间:85小时产品容量:19.3G 光盘数量:6DVD 文件格式:语音视频 软件版本:moldflow2010 是否有练习图档:有 这套教程对6.1版本-2010-2012版本软件moldflow都绝对适用的! 内容介绍: 第一套:入门与提高容量:3DVD 1.1 注塑成型过程 1.2 注塑模具和产品 1.3 注塑机简介 1.4 高分子材料12分钟

1.5 常用塑料性能和用途2分钟 2.1 操作界面5分钟 2.2 工作环境设置15分钟 2.3 菜单与工具条8分钟 2.4 图层与选择工具28分钟 3.1 项目和任务管理2分钟 3.2 快速的CFPW分析58分钟 3.3 文件类型与层次2分钟 1.1 网格类型和适用范围10分钟 1.2 网格划分参数设置51分钟 1.3 MDL功能及应用31分钟 1.4 网格评估与修理80分钟 2.1 界面介绍及工作环境设置12分钟 2.2 常用菜单与命令1分钟 2.3 入门实例20分钟 2.4.1 汽车空调出风口盖-1 47分钟 2.4.1 汽车空调出风口盖-2 49分钟 2.4.1 汽车空调出风口盖-3 28分钟 2.4.2 手机上盖48分钟 2.4.3 路由器外壳-1 54 分钟 2.4.3 路由器外壳-2 50分钟 2.4.3 路由器外壳-3 25分钟 2.4.4 数码相机壳-1 58分钟 2.4.4 数码相机壳-2 72分钟 2.4.5 空调外壳-1 56分钟 2.4.5 空调外壳-2 38分钟 lianxi1-2 15分钟lianxi1-3 15分钟lianxi1-4_dp 10分钟 lianxi1-4_housing 9分钟 lianxi1-4_sc 26分钟 3.1 界面及操作面板介绍35分钟 3.2.1 汽车门板46分钟 3.2.2 汽车保险杠42分钟 4.0 建模工具40分钟 4.1 创建浇口56分钟 4.2 创建流道系统58分钟 4.3 创建冷却系统67分钟 4.4 创建镶件33分钟 4.5 创建模具边界10分钟 5.1 成型工艺选择8分钟 5.2 分析序列选择18分钟 5.3 材料选择15分钟 5.4 浇口位置设置3分钟

模具CAE课程标准

西安理工大学高等技术学院 《模具CAE》课程标准 学时:48学时 学分:4学分 适用专业及学制:三年制高职模具设计与制造专业全日制 编制:刘航 审定:机电工程系 批准日期:2016年7月 一、课程定位 本课程是模具设计与制造专业的一门选修课。是《模具CAD/CAM》课程之后的进一步提高。本课程标准依据《模具设计与制造岗位职业标准》和《模具专业人才培养质量标准》而制定。二、课程教学目标 通过项目导向、任务驱动的方式、采取大量的动画、图片、实例分析案例进行教学方法培养学生具备从事模具设计与制造相关岗位所必需的方法能力、社会能力、专业能力以及工作岗位的适应能力。本课程与前修课程《塑料模具设计》课程相衔接,共同培养学生运用CAD/CAE/CAM进行模具结构设计和注塑工艺的优化能力;与后续课程《模具设计与制造综合实训》、《毕业设计》等课程相衔接,共同培养对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化的能力1.知识目标 1)使学生能够系统地学习与掌握模具设计与制造方面的相关知识; 2)使学生能够系统地学习与掌握模具的各种典型结构设计的相关知识; 3)使学生能够系统地学习生产实际中常用的几种计算机辅助设计和制造软件的操作基本知识。 2.能力目标 1)能够熟练地使用常用计算机辅助设计软件完成模具产品零件的成型分析工作,并掌握计算机辅助设计软件的基本操作技能; 2)具备与企业沟通并根据企业要求对模具产品进行设计、分析、加工的能力;

3)具备产品的收集、整理的能力;能熟练软件操作;能独立完成模具零件设计、分析与制造。 3.素质目标 1)能够把理论知识与应用性较强实例有机结合起来,培养学生的专业实践能力。同时使学生对专业知识职业能力有深入的理解,尤其使学生对计算机辅助设计与制造模具的理念与实际技能有明显提高; 2)通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业、乐于吃苦、勇于奉献与团队合作的基本素质; 3)提高拓展学习模块(课外),培养学生自学和举一反三的创新思维能力。 三、课程教学单元及学时安排 四、课程教学设计 1.整体教学设计 本课程遵循学生职业能力培养的基本规律,基于模具岗位职业标准和工作过程,以典型模具为载体,在“做中教、做中学”的理念,让学生在完成任务过程中教会学生运用模具CAD/CAM知识完成制品的几何造型、模具结构的三维设计后运用模具CAE进行工程试验、分析、文件生成。为此课程授课过程始终在微机室完成。 2.单元教学设计

模流分析基础入门

《模流分析基础入门》 目录 第一章计算机辅助工程与塑料射出成形 1-1 计算机辅助工程分析 1-2 塑料射出成形 1-3 模流分析及薄壳理论 1-4 模流分析软件的未来发展 第二章射出成形机 2-1 射出机组件 2-1-1 射出系统 2-1-2 模具系统 2-1-3 油压系统 2-1-4 控制系统 2-1-5 锁模系统 2-2 射出成形系统 2-3 射出机操作顺序 2-4 螺杆操作 2-5 二次加工 第三章什么是塑料 3-1 塑料之分类 3-2 热塑性塑料 3-2-1 不定形聚合物 3-2-2 (半)结晶性聚合物 3-2-3 液晶聚合物 3-3 热固性塑料

3-4 添加剂、填充料与补强料 第四章塑料如何流动 4-1 熔胶剪切黏度 4-2 熔胶流动之驱动--射出压力 4-2-1 影响射出压力的因素 4-3 充填模式 4-3-1 熔胶波前速度与熔胶波前面积4-4 流变理论 第五章材料性质与塑件设计 5-1 材料性质与塑件设计 5-1-1 应力--应变行为 5-1-2 潜变与应力松弛 5-1-3 疲劳 5-1-4 冲击强度 5-1-5 热机械行为 5-2 塑件强度设计 5-2-1 短期负荷 5-2-2 长期负荷 5-2-3 反复性负荷 5-2-4 高速负荷及冲击负荷 5-2-5 极端温度施加负荷 5-3 塑件肉厚 5-4 肋之设计 5-5 组合之设计 5-5-1 压合连接

5-5-2 搭扣配合连接 5-5-3 固定连接组件 5-5-4 熔接制程 第六章模具设计 6-1 流道系统 6-1-1 模穴数目之决定 6-1-2 流道配置 6-1-3 竖浇道尺寸之决定 6-1-4 流道截面之设计 6-1-5 流道尺寸之决定 6-1-6 热流道系统 6-2 流道平衡 6-2-1 流道设计规则 6-3 浇口设计 6-3-1 浇口种类 6-3-2 浇口设计原则 6-4 设计例 6-4-1 阶段一:C-mold Filling EZ简易充填模拟分析 6-4-2 阶段二:执行C-mold Filling & Post Filling 最佳化6-5 模具冷却系统 6-5-1 冷却孔道的配置 6-5-2 其它的冷却装置 6-6 冷却系统之相关方程式 6-6-1 冷却系统之设计规则

moldflow模流分析报告

材料成型CAE论文(Moldflow注塑工艺分析) 姓名:郭玲玲 学号:20060330332

在Moldflow Plastic Insight 6.0环境中,运用MPI的各项菜单及其基本操作,来实现对所选制件在注塑成型过程中的填充、流动、冷却以及翘曲分析,以此来确定制件的最佳成型工艺方案,为工程实际生产提供合理的工艺设置依据,减少因工艺引起的制件缺陷,有助于降低实际生产成本,提高生产效率。 一、导入零件 导入文件guolingling.stp。选择【Fusion】方式。 二、划分网格 【网格】—【生成网格】—【立即划分】 三、网格诊断 【网格】—【网格诊断】,诊断结果如下:

图1、网格诊断 对诊断结果进行检查,发现连通区域为1,交叉边为0,最大纵横比为7.218616<8,均符合要求,网格划分合理。 四、选择分析类型 1、浇口位置 1)双击任务栏下的【充填】—【浇口位置】; 2)选择材料:双击任务栏下的【材料……】—【搜索】—输入“ABS” —搜索—在结果中任选一种材料,点击【选择】即可; 3)双击任务栏下的【立即分析】。 在分析结果中勾选:Best gate location,查看最佳浇口位置,如下图: 图2、最佳浇口 由最佳浇口位置分析结果可以知道,浇口设在零件上表面的中间

部位,零件的注塑工艺效果好。可采用直接浇口。 2、流动分析 1)设置注射位置:设置之前,先将方案备份。【文件】—【另存方案为】。 双击任务栏下的【设置注射位置】—鼠标变成一个十字光标和一漏 斗形状,然后在上一步分析中的最佳浇口位置处单击,即可完成注 射点的设置; 2)选择分析类型:双击任务栏下【浇口位置】—【流动】; 3)设置浇注系统:【建模】—【浇注系统向导】,设定直浇道、横浇道、 内浇道的尺寸,各浇道尺寸均采取的默认值。根据制件的形状特征 以及最佳浇口位置,采用直接浇口。 4)双击任务栏下的【立即分析】。 查看分析结果中的“pressure at V/P swithover”项,发现出现了浇不足的现象,经分析是由于注射压力过小所引起的,只需增大注射压力即可。在【工艺条件设置】中将【注射压力】增大到250MPa,进行流动分析,其结果如下

潜流效应 MoldFlow模流分析基础入门 解决充填问题

如何防止“潜流”,造成泡沫体出现裂缝? 物料在乳白时间以前流动性较好,在吐出段的输送带前端,输送带应有3°~9°的倾斜角,并配置液压或手动的调节机械,报据发泡工艺要求,对倾斜角度做适当调整,以确保物料能均匀地单方向往下流动、起发。如倾斜角度太小或输送带移动速度太慢,那么泡沫体厚度将加大;若倾斜角度太大.吐出物料流动过快将会流至已开始起发的泡沫层下部,形成“潜流”,这样会造成泡沫体出现裂缝等质量问题。根据不同的块状泡沫原料、配方和设备参数,通常大型机组的输送带的线速度控制在3~1Om/min,而对中型机组,则控制在1.5~3m/min左右。最为重要的是要正确调整好发泡机的吐出流量、输送带的角度、移动速度之间的工作参数,使物料吐出分配线与物料发泡开始所呈现的乳白线的距离控制在30~60cm为宜。 潜流效应MoldFlow模流分析基础入门解决充填问 题 时间:2010-06-12 00:22来源:未知作者:模具人点击:132次TAG标签:模流分析Moldflow基础入 门充填问题潜流效应 潜流效应(Underflow) 定义:潜流是指流动波前出现回流的状况。潜流的产生:潜流效应发生在两个方向的流动波前相遇,而瞬间暂时停止,一方在凝固层中往回流动,回流方向的凝固层会因摩擦热而发生部份融化。在下列的范例中,左边的流动波前(蓝色)的压力比 潜流效应(Underflow) 定义: 潜流是指流动波前出现回流的状况。 潜流的产生: 潜流效应发生在两个方向的流动波前相遇,而瞬间暂时停止,一方在凝固层中往回流动,回流方向的凝固层会因摩擦热而发生部份融化。

在下列的范例中,左边的流动波前(蓝色)的压力比右边的流动波前(红色)低,当两方相遇时,左边会回流。箭头表示塑料流动方向。不管是以表面品质或是以结构的观点而言,塑料回流对塑料件的品质都有很大的负面影响。 如何改善: 确定塑料流动波前只在充填结束才相遇。 注意:以动画观察塑料的充填型态,确定在每一个波前相遇的点,其周围的结构没有潜流的现象。 (责任编辑:模具站)

模流分析解析(详细)_by_heyy

AMI 分析详解 7.1.1 直浇口 直浇口直接由主流道进入型腔。 侧浇口 侧浇口是叫口中最简单又最常用的浇口。侧浇口的深度尺寸的微小变化可使塑料熔体的流量发生较大变化。 3 . 护耳式浇口 使用侧浇口对于某些开阔的型腔,可能会产生喷射呵蛇形流等现象。护耳式浇口可将喷射、气纹控制在护耳上,需要的话,可用后加工手段去除护耳,使制品外观保持良好,常应用于高透明度平板类制件。 4 . 环形浇口 根据制件的几何形状可以分为对称和不对称两种类型。当需要设置多个浇口时,对称形状的制件要遵循每个浇口流长相等和填充体积相等的原则;不对称形状的制件由于本身就不能达到自然平衡,所以每个浇口的填充体积和压力降都不尽相同。不对称形状的制件可能需要较多的浇口数目以获得平衡流动或者产生何莉莉的熔接线位置,同时降低注塑压力。 5 . 隔膜浇口 通常在环状制件的内径中设置浇口,该制件通常具有薄壁区域。 7.1.3 分析结果解释 1 . 浇口位置日志 浇口位置日志给出了分析的一些日志,其中一条主要信息是给出了最佳浇口位置的节点。 2 . 流动阻力指示器 表示熔体的流动前沿离不同浇口位置的流动阻力。流动阻力的值从0到1的变化,阻值越高表明熔体流动越困难。 3 . 浇口匹配性 表示浇口位置合理性的因子分布图,因子值越小,浇口位于这个位置的成型合理性越小。充填分析 (必须)1 . 充填时间 充填时间显示了熔体填充随时间的变化而变化情况。从充填时间可以看出产品的填充是否平衡。产品的两个末端的充填时间为****和****,V/P差相差10M,效果好。 (必须)2 . 速度\压力切换时的压力 V\P转换时刻压力属于单组数据,通常,V\P转换时刻压力在整个注塑周期中时最高的,此时的压力大小和分布可以在图中读出,同时,未填充区域在图中以灰色显示。 (必须)3 . 流动前沿温度 流动前沿温度是指熔体充填前沿中间层的温度,是熔体达到某节点的瞬时温度。此温度要求分布均匀。 4 . 总体温度 是中间结果数据,在静止状态时,是简单平均温度,在流动状态时,是考虑剪切速率的加权平均温度。温度分布应该均匀,防止引起翘曲。此例中,*******总体的最高温度不应该超过塑料的降解温度。 (必须)5 . 剪切速率,体积

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《模流分析基础入门》 目录 计算机辅助工程与塑料射出成形 1-1 计算机辅助工程分析 1-2 塑料射出成形 1-3 模流分析及薄壳理论 1-4 模流分析软件的未来发展 射出成形机 2-1 射出机组件 2-1-1 射出系统 2-1-2 模具系统 2-1-3 油压系统 2-1-4 控制系统 2-1-5 锁模系统 2-2 射出成形系统 2-3 射出机操作顺序 2-4 螺杆操作 2-5 二次加工 什么是塑料 3-1 塑料之分类 3-2 热塑性塑料 3-2-1 不定形聚合物 3-2-2 (半)结晶性聚合物 3-2-3 液晶聚合物 3-3 热固性塑料 3-4 添加剂、填充料与补强料 塑料如何流动 4-1 熔胶剪切黏度 4-2 熔胶流动之驱动--射出压力 4-2-1 影响射出压力的因素 4-3 充填模式 4-3-1 熔胶波前速度与熔胶波前面积 4-4 流变理论 第五章材料性质与塑件设计 材料性质与塑件设计 5-1-1 应力--应变行为

5-1-2 潜变与应力松弛 5-1-3 疲劳 5-1-4 冲击强度 5-1-5 热机械行为 5-2 塑件强度设计 5-2-1 短期负荷 5-2-2 长期负荷 5-2-3 反复性负荷 5-2-4 高速负荷及冲击负荷 5-2-5 极端温度施加负荷 5-3 塑件肉厚 5-4 肋之设计 5-5 组合之设计 5-5-1 压合连接 5-5-2 搭扣配合连接 5-5-3 固定连接组件 5-5-4 熔接制程 第六章模具设计 6-1 流道系统 6-1-1 模穴数目之决定 6-1-2 流道配置 6-1-3 竖浇道尺寸之决定 6-1-4 流道截面之设计 6-1-5 流道尺寸之决定 6-1-6 热流道系统 6-2 流道平衡 6-2-1 流道设计规则 6-3 浇口设计 6-3-1 浇口种类 6-3-2 浇口设计原则 6-4 设计范例 6-4-1 阶段一:C-mold Filling EZ简易充填模拟分析 6-4-2 阶段二:执行C-mold Filling & Post Filling 最佳化6-5 模具冷却系统 6-5-1 冷却孔道的配置 6-5-2 其它的冷却装置 6-6 冷却系统之相关方程式 6-6-1 冷却系统之设计规则

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三维注塑成形模拟系统的研究和应用 一、发展概况和应用背景 塑料工业近20年来发展十分迅速,早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和,塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多,但最主要的方法是注塑成形,世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。 随着塑料制品复杂程度和精度要求的提高以及生产周期的缩短,主要依靠经验的传统模具设计方法已不能适应市场的要求,在大型复杂和小型精密注射模具方面我国还需要从国外进口模具。 二、关键技术和实用功能 1.用三维实体模型取代中心层模型 传统的注塑成形仿真软件基于制品的中心层模型。用户首先要将薄壁塑料制品抽象成近似的平面和曲面,这些面被称为中心层。在这些中心层上生成二维平面三角网格,利用这些二维平面三角网格进行有限元计算,并将最终的分析结果在中面上显示。而注塑产品模型多采用三维实体模型,由于两者模型的不一致,二次建模不可避免。但由于注塑产品的形状复杂多样、千变万化,从三维实体中抽象出中心层面是一件十分困难的工作,提取过程非常繁琐费时,因此设计人员对仿真软件有畏难情绪,这已成为注塑成形仿真软件推广应用的瓶颈。 HSCAE 3D主要是接受三维实体/表面模型的STL文件格式。现在主流的CAD/CAM系统,如UG、Pro/ENGINEER、CATIA和SolidWorks等,均可输出质量较高的STL格式文件。这就是说,用户可借助任何商品化的CAD/CAE 系统生成所需制品的三维几何模型的STL格式文件,HSCAE 3D可以自动将该STL文件转化为有限元网格模型,通过表面配对和引入新的边界条件保证对应表面的协调流动,实现基于三维实体模型的分析,并显示三维分析结果,免去了中心层模拟技术中先抽象出中心层,再生成网格这一复杂步骤,突破了仿真系统推广应用的瓶颈,大大减轻了用户建模的负担,降低了对用户的技术要求,对用户的培训时间也由过去的数周缩短为几小时。图1为基于中心层模型和基于三维实体/表面模型流动分析模拟情况对比图。 图1(a)中模型分别表示为产品模型→中心层→有限元网格→流动显示。图1(b)中模型分别表示为产品模型→有限元网格→流动显示。 图1 基于中心层模型和基于三维实体/表面模型流动分析模拟情况对比 2.有限元、有限差分、控制体积方法的综合运用 注塑制品都是薄壁制品,制品厚度方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸,温度等物理量在厚度方向的变化又非常大,若采用单纯的有限元或有限差分方法势必造成分析时间过长,无法满足模具设计与制造的实际需要。我们在流动平面采用有限元法,厚度方向采用有限差分法,分别建立与流动平面和厚度方向尺寸相适应的网格并进行耦合求解,在保证计算精度的前提下使得计算速度满足工程的需要,并采用控制体积法解决了成形中的移动边界问题。对于内外对应表面存在差异的制品,可划分为两部分体积,并各自形成控制方程,通过在交接处进行插值对比保证这两部分的协调。 3.数值计算与人工智能技术的结合 优选注塑成形工艺参数一直是广大模具设计人员关注的问题,传统的CAE软件虽然可以在计算机上仿真出指定工艺条件下的注塑成形情况,但无法自动对工艺参数进行优化。CAE软件使用人员必须设置不同的工艺条件进行多次CAE分析,并结合实际经验在各方案之间进行比较,才能得出较满意的工艺方案。同时,在对零件进行CAE分析后,系统会产生有关该方案的大量信息(制品、工艺条件、分析结果等),其中分析

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第二章射出成形机 就热塑性塑料(thermoplastics)而言,射出成形机将塑料颗粒材料经由熔融、射出、保压、冷却等循环,转变成最终的塑件。热塑性塑料射出成形机通常采用锁模吨数(clamping tonnage)或射出量(shot size)作为简易的机器规格辨识,可以使用的其它参数还包括射出速率、射出压力、螺杆设计、模具厚度和导杆间距等等。根据功能区分,射出成形机的大致上有三个种类:(1)一般用途射出机;(2)精密、紧配射出机;和(3)高速、薄肉厚射出机。射出成形机的主要辅助设备包括树脂干燥机、材料处理及输送设备、粉碎机、模温控制机与冷凝器、塑件退模之机械手臂、以及塑件处理设备。 2-1 射出机组件 典型的射出成形机如图2-1所示,主要包括了射出系统(injection system)、模具系统(mold system)、油压系统(hydraulic system)、控制系统(comtrol system)、和锁模系统(clamping system)等五个单元。 图2-1 应用于热塑性塑料的单螺杆射出成形机 2-1-1 射出系统

射出系统包括了料斗(hooper)、回转螺杆与料筒(barrel)组合,和喷嘴(nozzle),如图2-2。射出系统的功能是存放及输送塑料,使塑料经历进料、压缩、排气、熔化、射出及保压阶段。 图2-2 热塑性塑料的单螺杆射出成形机之塑化螺杆、料筒、 电热片、固定模板及移动模板。 (1) 料斗 热塑性塑料通常以小颗粒供应成形厂。射出机的料斗可以存放塑料胶颗粒,藉由重力作用使塑料颗粒经过料斗颈部,进入料筒与螺杆组合内。 (2) 料筒 射出机的料筒可以容纳回转式螺杆,并且使用电热片(electric heater bands))加热塑料。 (3) 回转式螺杆 回转式螺杆可以压缩塑料、熔化塑料及输送塑料,螺杆上包括了进料区(feeding zone)、压缩区(compression zone, 或转移区transition zone)、和计量区(metering zone)三个区段,如图2-3所示。

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MOLDFLOW/DOCTOR用法及技巧 一,软件的用法 1.产品做MF之前,用没有缩水的产品来做,先在产品上建立坐标,然后把产品移到 绝对坐标上,Z轴定为开模方向,这样以便MF分析。 2.在转图前,尽量把产品上的字体去掉,有简单的R角也去掉。之后就另存一个*.IGS 3.打开MF-doctor,在File- 导入Import-产品“*.IGS”,再把这三个命令做一遍 点击时-先点Try-再Fix,最后点击出现下表(左图)。 完成后再转到修改圆弧模式(右图),点击Translation所在的下拉菜单,选择Simplification。在内圆角fillet右键,改为0.2,先把R0.2的内圆弧去除,再改为0.5. 点把所有R角去除。去除R角的大小,视产品而定。

做完这个之后,再把C角除去 点把所有C角去除。去除C角的大小,也视产品而定。 再回到translation变换,重复这三个步骤,再保存,最后导出Export导出一个*.udm文件。 4.打开Moldflow Plastics Insight 6.1,import导入-刚刚导出的文件*.udm, 再选择双层面,再建立该产品的文件夹(下左图)。 进入Moldflow界面双击进行分析网格。网格设置一般为1到1.5倍胶厚,网格分得越小分析出来结果就越催向产品实际,但分析起来就越慢,这个看产品形状大小来定。

5.对分出来的网格进行修饰。· A.检查自由边, B.检查重叠面 C修改纵横比,D检查平均胶厚。 E 把未定向的网格定取向,F检查网格属性 6.网格修复工具运用 这里介绍几个常用的命令: A.这个是填充网格命令,修自由边时候用。 B.(F6)这个是网格交互边命令,修纵横比时用, 如右图就可以用此命令 C.(F5)这个是网格合并点命令,修纵横比时用 E.(F9)这个是网格插入点命令,修纵横比时用 F.(F8)这个是网格区域重划命令,修纵横比时用 G.这个是删除多余点命令,修纵横比时用 6.1 做完以上的就点击一下,使网格全部定好取向。

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1.1 moldflow简介 1.2 autodesk moldflow products简介1. 2.1 autodesk moldflow adviser 1.2.2 autodesk moldflow insight 1.2.3 autodesk moldflow communicator 1.3 知识准备 第2章ami分析基础 2.1 注塑成型基础 2.1.1 注塑成型设备 2.1.2 注塑成型过程 2.1.3 注塑成型工艺条件 2.2 常用塑料及主要性质 2.2.1 热塑性塑料 2.2.2 热固性塑料显示全部信息 第1章概述 1.1 moldflow简介 1.2 autodesk moldflow products简介1. 2.1 autodesk moldflow adviser 1.2.2 autodesk moldflow insight 1.2.3 autodesk moldflow communicator 1.3 知识准备 第2章ami分析基础 2.1 注塑成型基础 2.1.1 注塑成型设备 2.1.2 注塑成型过程 2.1.3 注塑成型工艺条件 2.2 常用塑料及主要性质 2.2.1 热塑性塑料 2.2.2 热固性塑料 2.3 注射成型模拟技术 2.3.1 中性面(midplane)技术 2.3.2 双层面(dual domain)技术 2.3.3 实体(3d)模型技术 2.4 聚合物的流变学基础 2.4.1 牛顿流体和非牛顿流体 2.4.2 聚合物流变学在注塑成型中的应用2.4.3 分子取向 2.4.4 残余应力 2.5 制品常见缺陷及产生原因 2.5.1 短射 2.5.2 飞边 2.5.3 气穴

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第八章问题排除 塑料射出成形制程相当复杂,牵涉因素众多,当发现问题时,应该先确定制程的稳定性,确定瑕疵并非由于过度制程所引起的。排除射出成形问题并没有固定的步骤,但是,至少针对有些因为操作特性所导致的瑕疵,可以建议有效的改善方法。 8-1 包风 包风(air traps)是指熔胶波前将模穴内的空气包覆,它发生在熔胶波前从不同方向的汇流,或是空气无法从排气孔或镶埋件之缝隙逃逸的情况。包风通常发生在最后充填的区域,假如这些区域的排气孔太小或者没有排气孔,就会造成包风,使塑件内部产生空洞或气泡、塑件短射或是表面瑕疪。另外,塑件肉厚差异大时,熔胶倾向于往厚区流动而造成竞流效应(race-tracking effect),这也是造成包风的主要原因,如图8-1所示。 图8-1 熔胶波前从不同方向汇流,而造成包风。 要消除包风可以降低射出速度,以改变充填模式;或者改变排气孔位置、加大排气孔尺寸。由于竞流效应所造的包风可以藉由改变塑件肉厚此例或改变排气孔位

置加以改善排气问题。包风的改善方法说明如下: (1)变更塑件设计:缩减肉厚比例,可以减低熔胶的竞流效。 (2) 应变更模具设计:将排气孔设置在适当的位置就可以改善排气。排气孔通常设在 最后充饱的区域,例如模具与模具交接处、分模面、镶埋件与模壁之间、顶针及模具滑块的位置。重新设计浇口和熔胶传送系统可以改变充填模式,使最后充填区域落在适当的排气孔位置。此外,应确定有足够大的排气孔,足以让充填时的空气逃逸;但是也要小心排气孔不能太大而造成毛边。建议的排气孔尺寸,结晶性塑料为0.025厘米(0.001英吋),不定形塑料为0.038厘米(0.0015英吋)。 (3)调整成形条件:高射出速度会导致喷射流,造成包风。使用较低的射出速度可以 让空气有充足的时间逃逸。 8-2 黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色 黑斑(black specks)和黑纹(black streaks)是在塑件表面呈现的暗色点或暗色条纹,如图8-2所示。褐斑或褐纹是指相同类型的瑕疵,只是燃烧或掉色的程度没那么严重而已。发生黑斑或黑纹的原因是塑料有杂质污染、干燥不当,或是塑料在料筒内待料太久而过热裂解。 图8-2 (左)黑斑和(右)黑纹 脆化(brittleness)的原因是材料裂解,使分子链变短,分子重量变低,结果使得塑件的物理性质降低。塑件脆化可能导致断裂或破坏,如图8-3所示。

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6-5-2 其它的冷却装置 模具内可能有些远离冷却管路区域,无法达到正常的冷却效果,这些区域可以采用障板管(baffles)、喷流管(bubblers)或热管(thermal pins)来达到均匀的冷却效果。障板管、喷流管和热管都是冷却孔道的一部份,可以引导冷却剂流进平常难以冷却的区域,如图6-48所示。 图6-48 障板管、喷流管和热管。 障板管 实际上,障板管是垂直钻过主要冷却孔道的冷却管路,并且在冷却孔道加入一隔板将其分隔成两个半圆形流路,冷却剂从主要冷却孔道流进隔板一侧,进到末端再回流到隔板的另一侧,最后回流到主要孔道。 障板管提供冷媒最大接触面积,但是其隔板却很难保持在中央位置,公模心的两侧的冷却效果及温度分布可能不同。将金属隔板改成螺线隔板,可以改善此缺点,也符合制造上的经济效益。图6-49的螺线隔板让冷媒螺旋式地流到末端,再螺旋式地回流。另一种设计采用单螺旋或者双螺旋隔板,如图6-49所示,其管径大约在12~50 mm,可以获得均匀的温度分布。 图6-49 (左) 螺线隔板障板管(helix baffle))和(右) 螺旋式隔板障板管(spiral baffle) (2) 喷流管

喷流管以小口径的内管取代障板管的隔板,冷却剂从内管流到末端,再像喷泉般喷出,从外管回流到冷却管路。细长的公模心之最有效的冷却方式是采用喷流管,其内、外管直径必须调整到具有相同的流动阻力,亦即: 内管直径/外管直径=0.707 目前,喷流管已经商业化,可以用螺纹旋入公模。外管直径小于4mm的喷流管应该将内管末端加工成斜边,以增加喷流出口的截面积,如图6-50 所示。喷流管除了应用于公模心,也可以应用于无法钻铣冷却孔道的平面模板。 因为障板管和喷流管的流动面积窄小,流动阻力大,所以应该细心地设计其尺寸。藉由模流分析软件的冷却分析可以将它们的流动行为和热传行为模式化,并且进行分析模拟。 图6-50 (左)锁进公模心之喷流管;(右)喷流管末端斜面造就较大的流动。 (3) 热管 热管是障板管和喷流管以外的选择。它是一个内部充满流体的密封圆柱体,此流体于吸收热量后蒸发,于释放热量到冷却剂后凝结,如图6-51所示。热管的热传效率约铜管的10倍。使用热管时应该避免与模具之间的气隙填入高导热性的密封剂,以确保良好的热传导。

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