模流分析解析(详细)-by-heyy
- 格式:doc
- 大小:28.00 KB
- 文档页数:7
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。
塑料流动行为一、塑料如何充填模穴射出成型射出成型的过程可分为三个阶段:●充填阶段;●加压阶段;●补偿阶段。
1、充填阶段充填阶段时塑料被射出机的螺杆挤入模穴中直到正好填满。
当我们要设计一个产品必须要使用到射出成型的制程时,最重要的是了解塑料充填的过程。
当塑料进入模穴时,塑料接触模壁时会很快的凝固,这会在模壁和熔融塑料之间形成凝固层。
下列的图显示塑料波前如何随着塑料往前推挤时而产生的扩张。
当流动波前到达模壁并凝固时,塑料分子在凝固层中没有很规则排列,一旦凝固,排列的方向性也无法改变。
红色箭头代表熔融塑料的流动方向,蓝色层代表凝固层,而绿色箭头代表熔融塑料向模具的传热方向。
2、加压阶段:在模穴充填满之后紧接着是加压阶段,虽然所有的流动路径在上一个阶段都已经充填完成,但其实边缘及角落都还有空隙存在。
为了完全充填整个模穴,所以必须在这个阶段加大压力将额外的塑料挤入模穴。
在下列图标中显示,模穴在充填阶段未期及加压阶段未期的差异,我们可以在左图的蓝色圆圈内看到未充填的死角。
注意:有时候“Confidence of Fill”的结果不能正确地预测短射,仍然显示良好的充填品质,但事实上可能有些区域不能被完全的充填。
这是因为浇口位置不适当而不能使全部的区域都能得到足够的保压。
3、补偿阶段:塑料从熔融状态冷凝固到固体时,会有大约25%的高收缩率,因此必须将更多的塑料射入模穴以补偿因冷却而产生的收缩,这是补偿阶段。
二、产品肉厚如何影响塑料流动“A flow leader and A flow deflector”定义:“A flow leader” 是指增加流动路径的肉厚以增加该路径的塑料流速。
“A flow deflector” 是指减少流动路径的肉厚以减少该路径的塑料流速。
Flow leaders 和Flow deflectors:Flow leaders 及Flow deflectors常常用来使模穴内各流动路径能在相同的时间内充填完(即流动平衡)。
模具厂所接的订单的和一般公司还有所不同,我们所接的模具订单各种各样,工程师的经验有时毕竟有限,所以借助MOLDFLOW软件的分析功能,对我们设计模具帮助很大。
案例一,CLIP设计:此产品为一固定U盘的回行夹。
如下图所示,标示处变形量要求较严格,以往生产出来的产品此处变形常常偏大,我们的工程师考虑先在模具设计时设定一方向的预变形,与产品变形相互抵消,保证产品符合要求的。
问题是此预变形量多大,方向如何,设计前并不知道,如果预变形做的太大,将来产品可能就会反向变形。
借助MOLDFLOW软件的FLOW COOL WARP 模块,我们先分析出产品可能的变形量,在此基础上,给模具设计一合理的预变形量,从而一次试模成功,获得了合格的产品。
案例二,memorex-bottom-top 设计:[/ALIGN]此套模具为2+2 模穴,设计为自然平衡流道,如果不经过分析,模具设计者很难想到要在标示处加强排气,只能等试模时才能发现问题,必然会提高整个产品上市周期。
经过MOLDFLOW 软件的FLOW 模块分析后,我们在模具设计前就已经知道此问题,所以模具设计时特意在此处加强排气,保证一次试模成功。
还有一些案例解决流道平衡的问题,一模多腔的设计,通过控制流道尺寸,保证流动平衡,从而控制产品品质。
避免由于流动不平衡带来过保压现象,导致产品翘曲变形。
同时优化流道尺寸设计还有一个很大的益处就是减小循环周期。
因为很多情况下,产品最后凝固在流道处,如果流道尺寸偏大,必然提高整个循环周期,同时还会产生较多的废料。
电池盖部件是我们运用MOLDFLOW软件的又一成功案例。
此产品是薄壁件,难以填充。
在分析之前,解决它的方法是加大注射压力,提高注射速度,强制成型。
这样一方面机器磨损较大,另外高压高速注射后的产品内部残余应力较大,产品品质仍然无法保证。
采用MOLDFLOW分析后,采用局部加厚的方法,改善了产品的流动,从而使公司可以利用较小的压力和较低的注射速度成型。
什么是模流分析?各領域的CAE應用功能不盡相同,早期主要是用在結構體強度計算與航太工業上。
但應用於塑膠射出與塑膠模具工業的CAE在台灣我們稱為模流分析,這最早是由原文MOLDFLOW直譯而來。
MOLDFLOW是由此領域的先驅Mr. Colin Austin在澳洲墨爾本創立﹐早期只有簡單的2D流動分析功能,並僅能提供數據透過越洋電話對客戶服務﹐但這對當時的技術層次來說仍有相當的助益﹔之後逐步開發各階段分析模組,才有今日完整的分析功能。
同一年代﹐美國Cornell大學也成立了CIMP研究專案,由華裔教授Dr.K.K.Wang所領導﹐針對塑膠射出加工做系統理論研討,產品名為C-MOLD。
自1980年代起,隨著理論基礎日趨完備,數值計算與電腦設備的發展迅速,眾多同類型的CAE軟體漸漸在各國出現﹐功能也不再侷限於流動現象探討。
約1985年工研院也曾有過相似研發,1990年起清華大學化工系張榮語老師也完成CAE-MOLD軟體提供會員使用。
前人的歷史以下簡單介紹模流CAE的起源與歷史﹐冀能幫助工程人員有不同角度的省思與瞭解。
MOLDFLOW公司創辦人Colin Austin是個機械工程師﹐1970年前後在英國塑膠橡膠研究協會工作。
1971年移民澳洲﹐擔任一家射出機製造廠的研發部門主管﹔在當時﹐塑膠材料在應用上仍被視做一種相當新穎的物料﹐具備了一些奇異的特性。
但在塑膠加工領域工作了幾年後﹐他開始對一般塑膠產品的不良物性感到疑慮﹐一般的塑膠製品並沒有達到物品的適用標準﹐相反的﹐塑膠已逐漸成為'便宜'、'低品質'的同義字﹔但他卻發現﹐多數主要不良品質的成因卻是因為不當成品設計與不良加工條件所造成的﹐所以他開始省思﹐產品設計本身需同時考慮成型階段﹐才是成功最重要的關鍵。
他開始花費大量時間在研究塑膠流動的文獻上﹐但發現這些理論並不能合理解釋他在工廠現場所看到的許多問題﹔因此他開始換角度去思考這些問題﹐將射出機台視為一整組加工程序﹐螺桿正是能量的傳遞機構﹐而模具內部的流動形態﹐才是決定成品品質的最主要因素。
模流分析解析(详细)_by_heyyAMI 分析详解7.1.11.直浇口直浇口直接由主流道进入型腔。
2.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。
7.2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。
AMI 分析详解7.1.11.直浇口直浇口直接由主流道进入型腔。
2.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。
7.2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****,相差****,效果****。
(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,体积实质整个截面的剪切速率,这是一个中间结果数据,用户可以动态查看随时间变化的体积剪切速率。
如果该剪切速率过大时,熔体可能发生降解等缺陷。
可以看到本案例中的最大剪切发生在(浇口)处,达到了*****,但还是比使用的成型材料的最大剪切速度*******低,不会引起分解。
6 . 注射位置处压力,XY图从图中可以看出注射压力随时间的变化情况。
熔体在进入型腔后,压力持续增高,在达到最高点***后,进行V\P转换,完成最后的填充。
查看这张XY图,目的是要检查注射压力是否出现突变,如果存在突变,说明充模突遇阻力(可能是壁厚的突变造成的),应该相应调整充模速度,避免充模的不平衡。
7 . 达到定出温度的时间是一个单组数据,代表的是熔体从填充完成开始,到凝固至定出温度的时间。
这个时间可以提供给用户作为参考冷却时间。
这里计算的凝固时间,并没有考虑冷却系统的作用,精确的凝固时间可以在冷却分析中得到。
在这个结果中,用户还应该观察浇口附近的凝固时间,这个时间对于后面的表压设置帮助很大。
8 . 冻结层因子冻结层因子是指实时冻结层厚度占整个厚度的百分比。
显然,冷凝层因子最大值是1,表示制品界面已完全冻结。
观察冷凝层因子随时间的变化的情况,可以预判最早凝固的区域,这对于用户确定冷却时间和保压时间是很有好处的。
9 . %射出重量,XY图%射出重量,XY图的结果表达的是实时注射量占全部注射量的百分比随时间变化的情况。
全部注射量的计算是根据材料室温时的密度乘以网络体积得到的。
用户可以判断结束保压是否会影响到注射量。
(必须)10 . 气穴气穴的结果清晰明了的表明了气穴形成的位置。
通常,困气的位置是在两股料流汇合形成包风的地方或者型腔的边角处。
困气所带来的反作用力会影响熔体顺利填充,另外,空气被快速压缩时,温度会急剧上升,可能烧焦塑件。
11 . 平均速度平均速度是指熔体各处实时的流动速率和方向,是个中间数据结果,用户可以点击动画播放按钮,观察各个时刻熔体的平均速度。
通过平均速度结果,用户可以调整模具设计或注塑工艺设置,避免填充的不平衡。
(必须)12 . 锁模力,XY图锁模力,XY图示表示锁模力随时间变化的情况,计算的依据是塑件及流道在分模面上的投影面积乘以注塑压力。
一般地,锁模力应该小于注塑机最大锁模力的80%。
在使用AMI计算锁模力时,必须注意将塑件的开合模方向与系统的Z向相符。
13 . 充填区域充填区域的结果可以观察流经某一区域的材料是来源于哪一个浇口,来自同一浇口的材料流经的区域颜色相同。
在此案例中,采用一模两腔,设置有两个浇口,因此两个产品的颜色分别为红色和蓝色。
14 . 心部取向心部取向结果描述了分子在三角形单元心部的取向,其一般(无纤维填充)与熔体流动方向垂直。
对于没有纤维填充物的聚合物来说,取向方向的线性收缩比垂直于取向方向的线性收缩要大。
15 . 表层取向表层取向的结果描述的是三角形单元的表面的分子取向,且与心部取向方向不同。
分子取向应该近似沿着一条直线方向。
当考虑产品某个区域的力学性能的时候,表层取向的结果就比较有用了,因为取向方向具有更高的冲击强度和拉伸强度。
16 . 压力压力是一个时间数据,代表了从填充开始到填充结束的压力变化的全过程。
实际上,这个压力结果包含了速度\压力切换时的压力的结果,也包含了填充结束时的压力的结果。
17 . 充填结束时的压力充填结束时的压力的结果为单组数据,表示在填充结束时的注塑压力,相当于压力在1.491秒时的数据。
18 . 推荐的螺杆速度,XY图推荐的螺杆速度,XY图,XY图示AMI基于熔体前沿温度一致的原则而给出的随行程变化的螺杆速度。
用户在设置注塑参数时,可以参考该曲线设置螺杆速度,使得在整个冲模过程注塑机很难达到无极调速,而且调速的段数也是有限的,用户应该结合实际情况和生产经验,参考该曲线,设置合适的螺杆速度。
(必须)19 . 壁上剪切应力充模过程中,熔体在接触到冷型腔避时,迅速冷却,形成冻结层,该冻结层与中间流动的熔体形成一个界面,这个界面的剪切应力最高,称为壁上剪切应力。
壁上剪切应力属于中间数据,用户可以观察大壁上剪切应力随时间变化的情况。
充填过程中,壁上剪切应力应小于材料的许用剪切应力。
20 . 料流量料流量主要用于多浇口或多型腔的浇注系统的流动平衡。
在此案例中,对应位置处的流量基本上一样,说明流动平衡。
(必须)21 . 熔接痕熔接痕时塑料制品常见的缺陷,通常出现在两股料流汇合的地方,出现熔接痕并不能判定制品不合格,应该结合熔接痕处的熔体前沿温度及压力,分析熔接痕的相对质量。
7.3Fill+Pack 流动分析目的:进行流动分析时为了获得最佳保压阶段设置,从而尽可能地降低由保压引起的制品收缩、翘曲等质量缺陷。
1 . 冻结层因子通过动画的形式观察冻结层的变化,找出浇口完全冻结的时间。
在此案例中,当浇口的冻结层因子为1时,时间为****妙。
如果直到压力释放之后浇口或制件都没有冻结,那么应该需要延长保压时间。
2 . 第一主方向上的型腔内残余应力制品在顶出时,取向方向上的残余应力。
残余应力的存在,可能导致制品翘曲或开裂,使用AMI分析、对比注塑方案时,应该尽量减少残余应力值。
3 . 第二主方向上的型腔内残余应力第二主方向上的型腔内残余应力显示的是垂直于取向方向的残余应力。
4 . 缩痕,指数缩痕指数表示制品可能出现缩痕的地方,通常由缩痕所在面的另一面的特征引起的。
在壁厚较厚的地方和对面有筋肋等特征时,容易出现缩痕。
缩痕指数的大小表示了可能出现缩痕的可能性的大小。
保压压力的大小对缩痕指数的大小有着直接影响。
5 . 体积收缩率体积收缩率表示了每个单元相对于自身原始体积的收缩率。
体积收缩率时中间数据结果。
对于各向同性的材料来说,三个方向上的线性收缩率大约等于1/3体积收缩率。
如果体积收缩率出现负值,表明有过保压产生,制品将出模膨胀。
(必须)6 . 顶出时的体积收缩率在顶出时制件的体积收缩率,给出收缩率分析结果,帮助制定拔模角度等(必须)7 . 推荐的螺杆速度:XY图,可得出螺杆的行程,试模时,可对螺杆进行定义。
7.3Cool(冷却分析)目的:判断制件冷却效果的优劣,根据冷却效果计算出冷却时间的长短,确定成型周期所用的时间。
在获得均匀冷却的基础上优化冷却管道的布局,尽量缩短冷却时间,从而缩短单个制品的成型周期,提高生产率,降低生产成本。
(必须)1 . 冷却回路介质温度冷却回路介质温度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℃。
此例中,冷却水路的进出口温度升高非常小,效果很明显。
2 . 回路流动速率回路流动速率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,故每处的流动速率时一致的。
在并联回路中,这个结果非常有用,可以观察每一条回路的流速。
3 . 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断依据就是雷诺数。
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AMI推荐冷却回路雷诺数应在10000以上。
值得注意的是,AMI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。
(必须)4 . 回路管壁温度回路管壁温度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℃。
如果局部模具表面温度太高,表明该处需要加强冷却。
本案例中温度分布均匀,与冷却剂入口的温差不超过*℃。
5 . 表面温度,冷流道表面温度,冷流道表示与模具表面接触的冷流道的平均速度。
使用此信息,可以观察是否存在热点或冷点,用于调整冷却系统的布局。
6 . 表示制品到达顶出要求所需要的时间。
制品上的不同部位的顶出时间的差距应不明显,否则就说明有热点。
可能需要修改制品壁厚或是重新调整冷却系统布局。
在此案例中,制品凸起部位顶出时间明显,需要修改壁厚。
7 . 达到顶出温度的时间(冷流道)达到顶出温度的时间(冷流道)描述的是冷流道达到顶出要求所需要的时间。
此信息应该结合达到顶出额为年度的时间,制品的结果,确保冷流道冷却在制品冷却之后。
8 . 最高温度,制品塑件在冷却结束时,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。
9 . 最高温度,冷流道最高温度,冷流道显示了穿过冷流道温度曲线的最大温度,在冷却结束时得出。