《模流分析基础入门》
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Moldflow的模流分析入门实例[精品文档]
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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。
模流分析培训教程
05
实际应用与挑战
模流分析在产品开发中的角色
优化产品设计
模流分析可以帮助设计师在早期 阶段预测产品的性能和潜在问题，
从而优化设计方案。
提高生产效率
通过模流分析，可以预测生产过 程中可能出现的问题，提前调整
工艺参数，减少生产浪费。
降低成本
模流分析有助于减少试模次数和 缩短产品开发周期，从而降低开
发成本。
。
03
模流分析软件操作
软件安装与界面介绍
软件安装
选择合适的模流分析软件，按照 安装向导逐步完成安装。
界面介绍
熟悉软件的主界面，了解各功能 模块的布局和用途，掌握常用工 具栏的操作。
前处理设置：网格划分、边界条件设定
网格划分
学习如何创建和调整计算网格，了解 网格质量对模拟精度的影响。
边界条件设定
模流分析培训教程
• 模流分析简介 • 模流分析基础知识 • 模流分析软件操作 • 模流分析案例解析 • 实际应用与挑战 • 总结与展望
01
模流分析简介
定义与目的
定义
模流分析是对模具流动的模拟分析，通过计算机技术对塑料、金属等材料的流 动、填充、冷却等过程进行模拟，以预测模具设计的可行性和优化模具设计。
学习要点
掌握流体动力学、传热学和化学反应动力学 的基本原理；熟悉常用的模流分析软件和操 作流程；理解模型建立、网格划分、边界条 件设置等关键技术；培养对分析结果进行准
确解读和优化的能力。
展望：模流分析技术的未来发展趋势
跨学科融合
随着多物理场耦合问题的增多，模流分析将进一步融合流 体力学、热力学、化学反应工程等多个学科的理论，以解 决更复杂的问题。
目的
模流分析的目的是提高模具设计的成功率，减少试模次数，降低生产成本，缩 短产品上市时间。
模流分析基础入门教程
《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第七章、收缩与翘曲7-1 残留应力7-1-1 熔胶流动引发的残留应力7-1-2 热效应引发之残留应力7-1-3 制程引发残留应力与模穴残留应力7-2 收缩7-3 翘曲7-4 收缩与翘曲的设计规则第八章、问题排除8-1 包风8-2 黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色8-3 表面剥离8-4 尺寸变化8-5 鱼眼8-6 毛边8-7 流痕8-8 迟滞效应8-9 喷射流8-10 波纹8-11 短射8-12 银线痕8-13 凹陷与气孔8-14 缝合线与熔合线第九章C-MOLD软件介绍(暂缺)附录A射出机成形条件之设定附录B常用塑料之性质附录C档案格式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计算机辅助设计(Compu ter-Aided Design, CAD)是应用计算机协助进行创造、设计、修改、分析、及最佳化一个设计的技术。
模流分析入门
《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第七章收缩与翘曲7-1 残留应力7-1-1 熔胶流动引发的残留应力7-1-2 热效应引发之残留应力7-1-3 制程引发残留应力与模穴残留应力7-2 收缩7-3 翘曲7-4 收缩与翘曲的设计规则第八章问题排除8-1包风8-2 黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色8-3 表面剥离8-4 尺寸变化8-5 鱼眼8-6 毛边8-7 流痕8-8 迟滞效应8-9 喷射流8-10 波纹8-11 短射8-12 银线痕8-13 凹陷与气孔8-14 缝合线与熔合线第九章C-MOLD软件介绍(暂缺)附录A 射出机成形条件之设定附录B 常用塑料之性质附录 C 档案格式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计算机辅助设计(Computer-Aided Design, CAD)是应用计算机协助进行创造、设计、修改、分析、及最佳化一个设计的技术。
模流分析基本课程
模流分析的流程
Professional CAE for Injection Molding
分析技巧
比较分析 曲线分析
Professional CAE for Injection Molding
判图知识
充填
肉厚效应 充填迟滞效应 縫合線
• 潛流效應
包封(排气)
保压
粘滞加热效应
Professional CAE for Injection Molding
縫合線
縫合線不僅影響塑件外觀﹐同時由于微觀結構的松散﹐易造成應力集中 而成為產品機械強度弱點所在。
一般而言﹐在高溫區域產生熔接的縫合線強度較佳﹐因為高溫情形下﹐高分
子鏈活動性較佳﹐可以互相穿透糾纏﹐增加熔接區域的強度﹔ 反之在低溫區域﹐熔接強度較差。依熔接位置區分﹐可將熔接現象分為冷熔 接和熱熔接兩類﹕
Professional CAE for Injection Molding
塑料壓力分布(Pressure Distribution)
Professional CAE for Injection Molding
分子配向性(Molecular Chain Orientation)
分子鏈配向性的成因
高分子塑料是由長鏈高分子(long chain macromolecules)組成﹐在外力作
用下﹐高分子鏈會為流場所排向。分子鏈的配向行為來自于作用在高分子鏈 局部的外力差異﹐也就是速度差異。如圖所示。 由于剪切率(shear rate)是流場速度梯度的度量﹐表示單位距離內的速度變 化大小。因此剪切率大小對分子配向性影響甚大。剪切率越高的區域﹐分子 鏈配向性情形越嚴重。
模流分析（moldflow）从入门精通教程
模流分析（moldflow）从入门精通教程
什么是moldflow：
在以往的模具设计行业中，都是一些在一线制造模具，修理模具的一些老师傅，他们都是凭借自己多年的经验，设计出来的模具并不能达到理想的要求，塑件的表面粗糙，凹陷等现象时有发生，导致企业生产效率较低，整个模具市场制造成本较高。
现在我们运用Moldflow软件对塑件进行分析，从材料、最佳浇注位置、-模几腔、流道、冷却系统的对比分析，结合零件本身的性质，从而选择出最佳方案，为接下来的模具.设计提供理论基础。
本次案例设计运用Moldflow软件对调色盘注塑的填充、冷却等行为进行了动态模拟，为该制品的模具设计和注塑工艺参数的确定提供理论依据，从而改善制品的成型质量。
运用Moldflow软件对各主要参数进行对比，选择最佳方案，从而达到边设计边改进的效果。
总结:此零件的材料为ABS，由充填时间、冻结层因子、气穴分析等分析，得知调色盘适合使用点浇口，为不影响塑件的表面质量，方便塑件顶出，所以选择点浇口且在零件内表面。
面上的全局边长为2mm时，最佳浇口位置为点1323.综合零件产量，以及零件对表面的光滑度要求所以选择一模四腔。
选择管道直径为10mm, 水管与零件距离为50mm，管道数为8,管道中心之间距为30,零件之外距离为100mm。
模流分析基本课程
CAECAECAECAE内容摘要内容摘要分析技巧与步骤分析判图背景知识流动分析判图知识保压分析判图知识冷却分析判图知识翘曲分析判图知识典型案例介绍案例制作指导CAECAE模流分析的流程模流分析的流程CAECAE分析技巧分析技巧比较分析曲线分析CAECAE判图知识判图知识充填肉厚效应充填迟滞效应缝合线??潜流效应包封排气保压粘滞加热效应冷却翘曲纤维配向效应CAECAE流动分析技术指引流动分析技术指引Theoretical Notes of Flow AnalysisTheoretical Notes of Flow Analysis??充填相关背景知识??充填结束瞬间变量分布情形??充填过程中变量变化历程CAECAETheoretical Backgrould of Filling充填的基本流动方式Basic Flow Pattern in Filling平板间流动径向辐射型流动充填相关背景知识充填相关背景知识CAECAE充填过程全为压力推动塑料熔胶前进由于压力差使塑料波前melt front前进填充模穴。
充填过程压力来源为浇口压力最高越远离浇口位置由于流体流动摩擦损耗压力使压力逐渐降低至熔胶波前位置压力为最低。
推动熔胶流动的主要力量即为此压力差pressure difference一般而言塑料在模穴中的充填行为是趋向阻力最小的部分流动单位时间内塑料流动距离越大代表该区域的流动阻力较小反之若移动越慢波前等位线越密集代表该区域流动阻力越大塑料缓慢流动CAECAE由于塑料本身具有粘度粘度越高代表流动越困难.因此塑料局部粘度大小可以视作是流动阻力的量度.塑料粘度受温度及剪切率影响较大因此局部温度大小热传速率以及塑件肉厚均影响局部粘度大小也就是流动阻力大小.CAECAECAECAECAECAE肉厚肉厚thickess of partthickess of part的效应的效应肉厚较厚处流动阻力较小塑料比较容易流动。
Moldflow的模流分析入门实例要点
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。
模流分析基础1
图1-13 塑件 表层与中心层 之纤维配向性
四、充填模式
塑件成形之MFV愈高，其表面压力愈 高，分子链配向性的程度也愈高。充填时
的MFV差异会使得塑件内的配向性差异，
导致收缩不同而翘曲，所以充填时应尽量
维持固定的MFV，使整个塑件有均匀的分
子链配向性。
四、充填模式
MFV和MFA是流动平衡的重要设计参数。不平 衡流动的MFA会有突然的变化，当部分的模穴角落
四、充填模式
充填模式(Filling Pattern)是熔胶在输送系统与模穴内，随
着时间而变化的流动情形，如图1-11所示。
图1-11 计算机 仿真之熔胶充 填模式的影像
四、充填模式
理想的充填模式是在整个制程中，熔胶以一
固定熔胶波前速度(melt front velocity, MFV)同
时到达模穴内的每一角落；否则，模穴内先填饱 的区域会因过度充填而溢料。以变化之熔胶波前 速度充填模穴，将导致分子链或纤维配向性的改 变。
165－190
264 220－230
170－190
250－270 240－285
聚苯醚
300
260－300
聚合物的成型加工温度：Tf－Td
三、聚合物熔体流动特点
（1）高分子链的流动是通过链段的相继位移来实现分子链的 整体迁移：类似蚯蚓的蠕动。粘度大，流动性差。 （2）不符合牛顿流动规律：在流动过程中粘度随切变速率的 增加而下降（剪切变稀） （3）熔体流动时伴随高弹形变：因为在外力作用下，高分子 链沿外力方向发生伸展，当外力消失后，分子链又由伸 展变为卷曲，使形变部分恢复，表现出弹性行为。
图1-9 熔胶流动长度决定于塑件厚度和温度
三、熔胶流动之驱动--射出压力
模流分析基础资料
相对流动元素间运动 之典型速度分布曲线
二、熔胶剪切黏度
另一方面，在塑件中心层因为对称性流动，使得材料之间的相对移 动趋近于零，剪变率也接近零，如图1-3 （ b）所示。 剪变率是一项重要的流动参数，因为它会影响熔胶黏度和剪切热 （黏滞热）的大小。 射出成形制程的典型熔胶剪变范围在102 ~105 1/s之间。
一、塑料如何流动？
除了这两种的材料流动行为，还有剪切和拉伸两种
流动变形，如图1-1 (a)与(b)。
(a)剪切流动
(b)拉伸流动
一、塑料如何流动？
在射出成形的充填阶段，热塑性塑料之熔胶的流动以剪切流动为 主，如图1-1(c)所示，材料的每一层元素之间具有相对滑动。
另外，当熔胶流经一个尺寸突然变化的区域，如图1-1(d)， 拉伸流动就变得重要多了。
Pa）。
以简易之剪切流动说明聚合物熔胶黏度的定义
二、熔胶剪切黏度
水是典型的牛顿流体，牛顿流体的黏度与温度 有关系，而与剪变率无关。
但是，大多数聚合物熔胶属于非牛顿流体，其
黏度不仅与温度有关，也与剪切应变率有关。
二、熔胶剪切黏度
聚合物变形时，部份分子不再纠缠，分子链之间可以 相互滑动，而且沿著作用力方向配向，结果，使得聚合物 的流动阻力随着变形而降低，此称为剪变致稀行为
梯度，以维持聚合物熔胶速度，如图1-6所示。
图1-6熔胶速 度与压力梯度 的关系
三、熔胶流动之驱动--射出压力
根据古典流体力学的简化理论，充填熔胶输送系 统（竖浇道、流道和浇口）和模穴所需的射出压力 与使用材料、设计、制作过程参数等有关系。
三、熔胶流动之驱动--射出压力
压力分布如图1-7所示。
图1-7显示射出压力与各参数的函数关系。
二、熔胶剪切黏度
另一方面，在塑件中心层因为对称性流动，使得材料之间的相对移 动趋近于零，剪变率也接近零，如图1-3 （ b）所示。 剪变率是一项重要的流动参数，因为它会影响熔胶黏度和剪切热 （黏滞热）的大小。 射出成形制程的典型熔胶剪变范围在102 ~105 1/s之间。
一、塑料如何流动？
除了这两种的材料流动行为，还有剪切和拉伸两种
流动变形，如图1-1 (a)与(b)。
(a)剪切流动
(b)拉伸流动
一、塑料如何流动？
在射出成形的充填阶段，热塑性塑料之熔胶的流动以剪切流动为 主，如图1-1(c)所示，材料的每一层元素之间具有相对滑动。
另外，当熔胶流经一个尺寸突然变化的区域，如图1-1(d)， 拉伸流动就变得重要多了。
Pa）。
以简易之剪切流动说明聚合物熔胶黏度的定义
二、熔胶剪切黏度
水是典型的牛顿流体，牛顿流体的黏度与温度 有关系，而与剪变率无关。
但是，大多数聚合物熔胶属于非牛顿流体，其
黏度不仅与温度有关，也与剪切应变率有关。
二、熔胶剪切黏度
聚合物变形时，部份分子不再纠缠，分子链之间可以 相互滑动，而且沿著作用力方向配向，结果，使得聚合物 的流动阻力随着变形而降低，此称为剪变致稀行为
梯度，以维持聚合物熔胶速度，如图1-6所示。
图1-6熔胶速 度与压力梯度 的关系
三、熔胶流动之驱动--射出压力
根据古典流体力学的简化理论，充填熔胶输送系 统（竖浇道、流道和浇口）和模穴所需的射出压力 与使用材料、设计、制作过程参数等有关系。
三、熔胶流动之驱动--射出压力
压力分布如图1-7所示。
图1-7显示射出压力与各参数的函数关系。
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中兴科技.模流分析
6
Ÿ 结构发泡射出成形（structure foam injection molding） Ÿ 薄膜成形（thin-wall molding）
因为射出成形的广泛应用及其具有前景的未来，制程的计算机仿真也从早期的均一配置、模穴充填的 累累估算演进到可以进行后充填行为、反应动力学、和不同材料或不同相态之仿真的复杂程序。市场上的 模流分析软件提供了改变塑件设计、模具设计、及制程条件最佳化等 CAE 功能。
应用 CAE 软件必须注意到其分析结果未必能够百分百重现所有的问题，其应用重点在于有效率地针对问题 提出可行之解决方案，以争取改善问题的时效。
累累 ＝＞ 累累 ＝＞ 实累比对 ＝＞ 品质(Q)、成本(C)、交期(D) CAE 工具 ＝＞
应用 CAE 工具时，必须充分了解其理论内涵与模型限制，以区分仿真分析和实际制程的差异，才不至于对 分析结果过度判读。据估计，全球应用 CAE 技术的比例仅 15%左右，仍有广大的发展空间。影响 CAE 技术 推广的主因有三：
中兴科技.模流分析
1
《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
图 1-1 回转式螺杆射出机
射出成形制程最初仅仅应用于热塑性塑料，随着人类对于材料性质的了解、成形设备的改良、和工业 上特殊需求等因素，使射出成形制程大大地扩张了应用范围。 在过去的二十几年，许多新开发的射出 成形技术应用于具有特殊特征的设计与特别材料的塑件，使射出成形塑件的设计比传统上协具有结构特征 的多样性和自由度。这些研发的替代制程包括：
Ÿ 共射成形（co-injection molding，又称为三明治成形） Ÿ 核心熔化成形（fusible core injection molding） Ÿ 气辅射出成形（gas-assisted injection molding） Ÿ 射出压缩成形（injection-compression molding） Ÿ 层状射出成形（lamellar, or microlayer, injection molding） Ÿ 活动供料射出成形（live-feed injection molding） Ÿ 低压射出成形（low-pressure injection molding） Ÿ 推拉射出成形（push-pull injection molding） Ÿ 反应性射出成形（reactive molding）
一般的 CAE 软件之架构可以区分为三大部分：前处理器(pre-processor)、求解器(solver)和后处理器(po st-processor)。前处理器的任务是建立几何模型、切割网格元素与节点、设定元素类型与材料系数、设定 边界条件等。求解器读取前处理器的结果档，根据输入条件，运用数值方法求解答案。后处理器将求解后 大量的数据有规则地处理成人机接口图形，制作动画以方便使用者分析判读答案。为了便利建构 2D 或 3D 模型，许多 CAE 软件提供了 CAD 功能，方便建构模型。或者提供 CAD 接口，以便将 2D 或 3D 的 CAD 图文件 直接汇入 CAE 软件，再进行挑面与网格切割，以便执行分析模拟。
1-3 模流分析及薄壳理论
塑料射出成形之模流分析系应用质量守恒、动量守恒、能量守恒方程式，配合高分子材料的流变理论和数 值求解法所建立的一套描述塑料射出成形之热力历程与充填／保压行为模式，累由人性化接口的显示，以 获累塑料在模穴内的速度、应力、压力、温度等参数之分布，塑件冷却凝固以及翘曲变形的行为，并且可 能进一步探讨成形之参数及模具设计参数等关系。理论上，模流分析可以协助工程师一窥塑料成品设计、 模具设计、及成形条件的奥秘，其能够帮助生手迅速累积累累，协助老手找出可能被忽略的因素。应用模 流分析技术可以缩减试模时间、节省开模成本和资源、改善产品品质、缩短产品上市的准备周期、降低不 良率。在 CAE 领域，塑料射出模流分析已累存在具体的成效，协助射出成形业者获得相当完累的解决方案。
中兴科技.模流分析
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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
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․协助设计变协(design revision) ․协助排除协协(trouble-shooting) ․累积累累累累，系统化累理 Know-how，建立设计准则(design criteria)
CAE 使用近似的数值方法(numerical methods)来计算求解，而不是传统的数学求解。数值方法可以解决许 多在纯数学所无法求解的问题，应用层面相当广泛。因为数值方法应用许多矩阵的技巧，适合使用计算机 进行计算，而计算机的运算速度、内存的数量和算法的好坏就关系到数值方法的效率与成败。
塑料射出模流分析所需的专业累累包括：
․材料特性—塑料之材料科学与物理性质、模具材料和冷却剂等相关累累。 ․设计规范—产品设计和模具设计，可参考材料供货商提供的设计准则。 ․成形条件—塑料或高分子加工累累以及现场实务。
市场上模流分析软件大多数是根据 GHS(Generalized Hele-Shaw)流动模型所发展的中间面(mid-plane)模 型或薄壳(shell)模型之 2.5D 模流分析，以缩减求解过程的变量数目，并且应用成熟稳定的数值方法，发 展出高效率的 CAE 软件。加以 90%的塑料成品都是所谓的薄件，2.5D 模流分析的结果具有相当高的准分性， 佐以应用的实务累累，再结合专家系统，2.5D 模流分析仍将主导模流分析的技术市场。薄壳模型要求塑件 的尺寸／肉厚比在 10 以上，因此着重在塑料的平面流动，而忽略塑料在塑件肉厚方向的流动和质传，因此 可以简化计算模型。就典型的模流分析案例而言，一般大约需要 5000~10000 个三角形元素来建构几何模型， 目前 2.5D 模流分析方法在厚度方向使用有限元素差分法(finite difference method)分开处理，因此比较 不会影响计算效率。通常，2.5D 模流分析软件可以读取的档案格式包括.STL、. .IGES、 MESH、STEP 等档 案格式。
射出机自从 1870 年代初期问世以来，累历了多次重大的改良，主要的里程碑包括回转式螺杆(recipr ocating screw)射出机的发明、各种替代加工制程的发明，以及塑件计算机辅助设计与制造的应用。尤其 是回转式螺杆射出机的发明，协对于热塑性塑料射出成形的多样性及生产力造成革命性的冲击。
现今的射出机，除了控制系统与机器功能有显著改善以外，从柱塞式机构改变为回转式螺杆是射出成形机 最主要的发展。柱塞式射出机本质上具有简单的特色，但是纯粹以热传导缓慢地加热塑料，使其普及率大 大地受到限制。回转式射出机则借着螺杆旋转运动所造成的摩擦热可以迅速均匀地将塑料材料塑化，并且， 也可以像柱塞式射出机一般向前推进螺杆，射出熔胶。图 1-1 是回转式螺杆射出机的示意图。
塑料射出成形(injection molding)是将熔融塑料材料压挤进入模穴，制作出所设计形状之塑件的一个 循环制程。射出成形制程根据所使用的塑料而有不同，热塑性塑料必须将射进模穴的高温塑料材料冷却以 定形，热固性塑料则必须由化学反应固化定形。
射出成形是量产设计复杂、尺寸精良的塑件之最普遍和最多元化的加工方法。按照重量计算，大约 32%的 塑料采用射出成形加工。射出成形所生产的塑件通常只须少量的二次加工／组合、甚至不需要二次加工／ 组合。除了应用于热塑性塑料、热固性塑料以外，射出成形也可以应用于添加强化纤维、陶瓷材料、粉末 金属的聚合物之成形。
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
计算机辅助设计(Computer-Aided Design, CAD)是应用计算机协助进行创造、设计、修改、分析、及最佳 化一个设计的技术。计算机辅助工程分析(Computer-Aided Engineering, CAE)是应用计算机分析 CAD 几何 模型之物理问题的技术，可以让设计者进行仿真以研究产品的行为，进一步改良或最佳化设计。目前在工 程运用上，比较成熟的 CAE 技术领域包括：结构应力分析、应变分析、振动分析、流体流场分析、热传分 析、电磁场分析、机构运动分析、塑料射出成形模流分析等等。有效地应用 CAE，能够在建立原型之前或 之后发挥功能：