Moldflow分析学习第三部分

10.7.2 Moldflow冷却分析步骤

与其它分析一样的，用户也应该按照Moldflow流程进行Cool分析。不过，在Cool分

析中，用户要构建冷却系统，真实模拟实际工况。典型的Cool分析流程如下：

⒈ 导入模型。本例使用一个面板塑件，如图10-107所示，以STL格式导入。

图10-107 导入塑件 ⒉ 划分网格。选择合适的单元长度，进行网格划分。由于模型相对比较简单，网格质

量较好，只有一些单元纵横比缺陷，修复后即完成网格划分工作。如图10-108所示。

图10-108 划分网格 ⒊ 选择分析项目。选择Cool分析，如图10-109所示，在图中可供选择的九种分析项

目或分析顺序是较为常用的。

图10-109 选择Cool分析 ⒋ 选择材料。用户可以选择实际使用的材料或相近的材料进行替代。

⒌ 选择浇口位置。本例中选择图10-110所示的浇口位置。

图10-110 选择浇口位置 ⒍ Creat cooling circuits（创建冷却回路）。双击该步骤，即出现图10-111所示的冷却回

路向导对话框。用户可以按照该对话框一步步的进行冷却回路的创建。

图10-111 冷却回路向导 除了使用冷却回路向导，还可以使用另一种方法创建冷却回路。这种方法相对来说稍微

复杂些，但特别适用于复杂冷却系统的构建，用户使用这种方法构建冷却回路自由度很大。

该方法步骤如下：

① 在三维CAD系统中构建冷却回路曲线。如图10-112，在Pro/E中建立冷却回路曲线。

显然，在Pro/E中创建曲线比在Moldflow创建曲线功能要强大得多，用户借此可以构建出

复杂的冷却系统，比如圆形或异形回路。另外，最好在原始塑件图中构建冷却回路曲线，这

样就可以非常清晰的观察到塑件和冷却系统的位置关系。

图10-112 在其它三维CAD系统中创建冷却回路 ② 将曲线以IGES格式导出。注意选择Datum Curves and Points选项，避免将塑件模型

也导出。另外，必须保证导出的曲线与导出的塑件使用相同的坐标系。

图10-113 导出冷却回路曲线 ③ 输入冷却回路曲线。如图10-114所示，在Moldflow中点击主菜单File→Add，将冷

却回路曲线叠加到现有模型上来。

图10-114 输入冷却回路曲线 叠加后见图10-115，此时的冷却回路和图10-112中的冷却回路是一致的。通过这种方

法，很容易可以实现复杂的冷却回路构建。

图10-115 叠加冷却水路曲线 ④ 给曲线赋予属性。曲线赋予冷却回路属性，然后生成一维单元网格。注意一维单元

的长径比在1～2之间。最后需要设置冷却剂入口。如图10-116所示。

图10-116 划分冷却回路网格 这样，就实现了外部冷却回路的构建、调入和划分网格。值得注意的是，在划分这类

网格时，必须保证曲线和曲线的交点一定要作为节点，否则就会出现连通域检测错误。

⒎ 设置注塑工艺参数。双击Process Settings，进入冷却工艺设置对话框，如图10-117所示。各选项简要介绍如下：

图10-117 冷却工艺设置对话框 Mold surface temperature（模具表面温度）：这里设定的是模具的目标温度。该温度应该

与实际相符，否则可能冷却分析收敛不成功或者冷却周期很长，生产效率底下，本例中设为

50℃。

Melt temperature（熔体温度）：设定熔体的起始温度。

Mold-open time（开模时间）：模具从冷却结束到下一次填充开始的时间间隔。，包括了

顶出时间和开合模时间。

Injection＋packing＋cooling time（填充＋保压＋冷却时间）：这个时间加上③的开模时

间就是整个注塑周期，可以直接输入（Specified）或由系统自动计算（Automatic）。系统自

动计算的依据是塑件的冷却状态达到了顶出标准，顶出标准的设置如图10-118所示。Ejection

temperature（顶出温度）是指塑件在何种温度下可以承受顶出力而被顶出，一般地，顶出温

度应该小于塑料的玻璃化转变温度（Transition temperature）。Frozen percentage at ejection（顶

出时凝固百分比）是指塑件中凝固部分体积占全部体积的百分比为多少时可以顶出，一般为

80％即可，特别地，如果塑件壁厚比较大时可以降低该百分比。

图10-118 顶出标准设置对话框 Cool solver parameters（冷却求解参数）：点击该选项后，弹出如图10-119所示的对话

框，里面有一些冷却求解的重要参数设置。Mold temperature convergence tolerance（模具温度收敛公差）是指模具温度迭代运算时收敛成功的公差，缺省值为0.1，如果收敛不成功，

可以适当调高。Maximum number of mold temperature iteration（模具温度迭代次数）是指模

具温度迭代运算的最高次数，缺省值为50，如果在规定的迭代次数里收敛不成功即显示错

误警告信息，此时可适当调高迭代次数。Method for calculating geometric influence（几何影

响计算模式）是指每个单元在冷却计算时所需考虑的周边单元的层数。Ideal（理想）选项考

虑全部单元的影响。Automatic（自动）选项大约考虑10层。Parameter（参数）选项指定考

虑的层数。指定的层数越多，对硬件和运算时间的要求就越高，推荐使用Automatic选项。

冷却求解参数中还有两个选项，分别是Include runners in automatic cooling time calculations

（自动计算冷却时间时包括流道）和Use aggregated mesh solver（使用集合网格求解）。前者

由用户确定是否在自动计算冷却时间将流道也考虑进去，后者是一种简洁求解方法，将近似

单元进行集合求解，缩短了求解时间。

图10-119 冷却分析参数对话框 Advanced options（高级选项）：里面有三个高级选项，分别是Molding material（注塑材

料）、Process controller（工艺设置）和Mold material（模具材料）。

⒏ 双击Analyze now！，冷却分析开始进行。

10.7.3 Moldflow冷却分析结果解释

⒈ Circuit coolant temperature（回路冷却剂温度）：该结果显示了冷却剂在流经冷却回路

后温度升高的情况，一般地，冷却剂温升不要超过2℃。参见图10-120，冷却剂的温升为

0.3℃，显然是合适的。

图10-120 回路冷却剂温度 ⒉ Circuit flow rate（回路流动速率）：见图10-121，该结果描述的是冷却剂在回路中的

流动速率，由于本例中没有并联回路，故每处的流动速率是一致的。在并联回路中，这个结

果非常有用，可以用来观察每一条回路的流速。

图10-121 回路流动速率 ⒊ Circuit Reynolds number（回路雷诺数）：冷却剂的流动状态有层流和湍流之分，在

湍流时传热效率高，衡量层流和湍流的判据是就雷诺数。当冷却剂的雷诺数在10000以上时，可以认为是完全的湍流状态，因此Moldflow推荐冷却回路雷诺数应在10000以上，见图

10-123的冷却剂属性设定。回路流动速率实际上就是根据雷诺数等于10000计算出来的。

值得注意的是，Moldflow流动速率计算只保证冷却剂入口处的雷诺数符合设定的值，因此

在有并联的冷却回路中，要注意检测回路处处雷诺数大于10000，否则必须在冷却剂属性设

定中提高入口雷诺数。图10-123是本例雷诺数结果，由于是串连回路，雷诺数处处等于

10000。

图10-122 冷却剂属性

图10-123 回路雷诺数 ⒋ Circuit metal temperature（回路金属表面温度）：这个结果显示了冷却回路中模具管

道表面的温度。该温度与冷却剂入口温度之差不应该超过5℃。如果局部模具管道表面温度

太高，表明该处需要加强冷却。本例中回路金属表面温度最大值为26.77℃，符合要求。

图10-124 回路金属表面温度 ⒌ Temperature (top), part［温度（顶面），塑件］：对于Fusion网格来说，这个顶面温度

就是模具型腔面在一个注塑周期的平均温度，也就是塑件在冷却结束时的表面温度。实际上，

在一个注塑周期中，模具型腔面的温度变动范围并不大，在CAE冷却分析中是作为恒温来

假设的。通过这个结果，用户可以观察塑件内、外表面的温度差。如图10-125，塑件内表

面温度在60多度，而外表面只有40多度，也就是说，塑件冷却并不均衡。应该在塑件的内

表面加强冷却。

图10-125 温度（顶面），制件 ⒍ Maximum temperature, part（最高温度，塑件）：塑件在冷却结束时，不仅各处温度

不同，而且在厚度方向上也是不同的。一般地，塑件截面中温度最高的位置应该在截面的中

部，这个结果就是描述塑件截面的最高温度的。如图10-126所示，塑件在大多数地方的最

大截面温度在70度左右，少数高温点接近90度，应该分析这些高温点，必要时可以修改塑

件设计或模具设计，使塑件冷却均衡。

图10-126 最高温度，塑件 ⒎ Average temperature, part（平均温度，塑件）：这个结果显示了塑件在冷却结束时，

厚度方向上的温度平均值。如图10-127所示，大部分区域的平均温度60度左右，存在少数

高温点和低温点，应该仔细分析，确定是否需要修改塑件设计或模具设计。

图10-127 平均温度，塑件 ⒏ Maximum temperature position, part（最高温度位置，塑件）：在前面的第6个结果中，

截面的最高温度已经得出，现在用户关心的是这个最高温度是处于截面中的哪一个位置，本

结果即显示了这样一个位置。如图10-128所示，色柱由0到1，代表最高温度位置由另一

侧逐渐靠近本侧，显然，用户期望的结果应该是0.5，此时塑件的冷却是均衡的。图中箭头

所指区域接近1，表明最高温度极度偏向内侧，亦即塑件内表面冷却不足。

图10-128 最高温度位置，塑件