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热流道模流分析
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时间: 2018-08-20 11:46 浏览量: 265

热流道模流分析

热流道模流分析(Mold Flow):

热流道模流分析,就是利用现在的CAE软件(Moldflow, C-Mold, Z-Mold等),对塑料件的注塑、保压冷却以及翘曲等工艺过程进行有限元模拟。

有限元分析基本步骤:

• 前处理:

首先把通过有限元网格,把连续的零件离散化。用有限个容易分析的单元来描述复杂的对象,单元之间通过有限个节点进行连接。

• 有限元求解:

根据用户设定的边界条件,通过流体力学、热力学以及状态方程等组成的线性方程组进行求解。

• 后处理:

把有限元求解的数值结果通过等值线、云图以及动画等形象的方式显示出来。

•提供分析报告:

把有限分析结果按照客户需求已报告的方式提供给客户。由于有限元分析不可避免的存在一些误差,需要在分析报告中对分析结果进行评估。

塑胶流动性分析

Moldflow的计算方式

• 热流道模具内熔体的前端不断前移来连接各节点。

• 熔体不断填充相邻的节点,直到零件上所有的节点都被填充。

• 熔体和热流道模具接触时会形成一个凝结层。

Moldflow中的前处理

• 目前主流的热流道模流分析软件是Moldflow,该软件只接受三角形单元以及四面体单元。

• 高质量的有限元网格是有限元分析精度的保障。

• 对于注塑件,在Moldflow主要有以下三种网格划分方式:中性面、双面流、3D实体。

网格质量检查:

1)不能存在自由边界。

2)双面流分析,上下表面的网格匹配率必须达到90%。

3)三角形单元的边长比:平均<3:1,最大<6:1。

4)网格之间没有交叉和重叠。

5)网格的大小。

不好的有限元网格:

1)影响计算精度。

2)错误的计算结果。

3)计算无法进行。

分析输入——定义浇口类型

分析输入——定义流道系统

•定义主流道以及分流道的尺寸

•在Moldflow中做出流道系统

分析输入——定义冷却系统

•定义冷却系统尺寸

•定义冷却液类型

塑胶模具评估

•在Moldflow中做出冷却系统

分析输入——定义注塑参数

分析输入——定义材料参数

填充分析----注射/保压切换

注意:注射、保压切换应该在注射完成95%~99%之间。

影响:如果注射量小于零件体积的95%,可导致保压不足。即部分区域会因填充不足而出现缩印、缺料等缺陷

填充分析----压力分布

注意:检查热流道模流末端的压力分布情况:压力分布最好平衡、对称。检查最大注塑压力是否<10,000PSI(1PSI=6.8949KPA) 。

影响:不平衡的压力分布可能会使制件材料收缩不一致,更高的残余应力,甚至可以导致部分区域的保压不足或过保压。

模具保压

填充分析----熔体前端温度

注意:熔体前端温度的变化应该小于30F。

影响:过高的温度变化可以导致零件内部产生残余应力,而残余应力的存在会导致零件发生翘曲。

填充分析----浇口处的最大剪切率

注意:最大剪切率不能超过材料的许可值。

影响:如果注射时剪切率超过材料的最大剪切率,可以使材料在注射过程中发生降解,出现黑点、白斑等许多意想不到的缺陷。

填充分析----零件剪切应力

注意:零件内部的最大剪切应力不应该超过材料的许可值。

影响:如果零件内部的最大剪切应力超过材料的许可值,可能导致一系列的表面缺陷。

塑胶产品变形

填充分析——融接痕

注意:

融接痕的长度尽量短,数量尽量少。

融接痕尽量不要在A面以及承载结构上。

水平的融接痕比垂直的融接痕好。

融接痕要和融接温度一起进行评估。

影响:

融接痕可以导致表面缺陷。

融接痕可能导致零件的强度降低。

填充分析——气穴

注意:

气穴应该都分布在零件的边界上。

存在气穴的位置应该在热流道模具上添加排气槽。

应该避免在零件的A面上出现气穴。

影响:

气穴可能使制件没有被完全填充,零件内存在气孔。

气穴可能导致燃烧,使零件上出现烧焦的现象。

保压分析——保压压力

注意:注射压力>=80%*保压压力。

影响:过低的保压压力可能是零件无法打满。

保压分析——喷嘴处的压力分布

注意:注射压力峰值最好和注射/保压切换时的压力值相等。

影响:注射压力峰值最好和注射/保压切换时的压力值的不平衡就意味着注射过程的不平衡。零件内部可能会因此而产生内应力。

塑胶流动性及冷却速度

保压分析——保压时间

注意:保压时间应该大于浇口100%冷却的时间。

影响:如果保压时间小于浇口100%冷却时间,可能会导致零件保压不足,出现表面缺陷。

如果在浇口100%冷却后仍然继续进行保压。此时的保压不会对零件产生任何影响,只会浪费工时,增加成本

保压分析——锁模力

注意:最大锁模力不应该超过用于生产该零件的注塑机的最大锁模力。

影响:最大锁模力如果超过用于生产该零件的注塑机的最大锁模力,可能在零件上产生飞边

保压分析——体积收缩

注意:制件收缩率的目标值应该是热流道模具收缩率的3倍。

影响:如果制件收缩率大于热流道模具收缩率的3倍,零件可能会出现意想不到的翘曲。需要进行专门的翘曲分析。

保压分析——缩印深度

注意:缩印的目标深度为0.1mm。

影响:如果缩印的深度大于0.1mm,在非皮纹面上将会出现可见的缩印。

冷却分析——冷却液流速

注意:供应商的设备必须能过满足所需的冷却液流速。各回路中的最大流速不应该大于平均流速的5倍。

影响:如果供应商的设备达不到所需的流速要求,可能使零件不能充分冷却。如果回路中的最大流速大于平均流速的5倍,实际的冷却效果将和计算分析结果差异较大,会对冷却造成意想不到的影响。

冷却分析——模温变化范围

注意:模温的变化范围应该小于30F。模温应该在设定值附近。

影响:模温的变化范围大于30F会在制件内产生残余应力,从而导致零件发生翘曲。

冷却分析——上下模模温差

注意:上下模模温之差不应该超过20F。

影响:如果上下模模温之差超过20F可能会使零件发生翘曲。

冷却分析——冷却液温度

注意:冷却液的温度变化应该小于5F。

影响:冷却液的温度变化过大意味着流道设计或流动参数设置存在问题,从而导致制件的热传递存在问题。

冷却分析——冷却液雷诺数

注意:为了保证冷却系统产生湍流,最小雷诺数应该大于10,000。

影响:当雷诺数低于10000时, 就不能确保冷却液的流动状态为湍流。而如果达不到湍流的要求,系统的热传导效率就会下降。

翘曲分析——X方向变形

注意:影响制件收缩的主要因素因该是由材料的收缩引起的,而不应该是由冷却不充分、分子取向等因素造成的。

影响:过大的变形可能导致制件不能满足尺寸要求。

翘曲分析——Y方向变形

注意:影响制件收缩的主要因素因该是由材料的收缩引起的,而不应该是由冷却不充分、分子取向等因素造成的。

影响:过大的变形可能导致制件不能满足尺寸要求。

翘曲分析——Z方向变形

注意: 影响制件收缩的主要因素因该是由材料的收缩引起的,而不应该是由冷却不充分、分子取向等因素造成的。

影响:过大的变形可能导致制件不能满足尺寸要求。

模流分析结论

1, 由于客户未能提供具体的材料信息,故此分析采用制造商SABIC Innovative Plastics B.V.牌号为Cycolac G121 IM进行分析,分析结果可能跟实际会有一定差距,如给客户造成不便,敬请见谅。

2,产品虽有较多网格结构,但壁厚还是相对较为均匀的。

3,从产品充填动画可以看出,产品中间部位充填较慢,请特别注意中间部位的排气。

4,从产品温度可以看出,产品中间网格处有较明显的降温。实际较容易充填不满。

5,此产品如果中间区域能增加进胶位置,可明显改善。中间区域不能增加进胶位置,则实际可增加模温,料温等注塑工艺或更换流动较好的材料,并且中间区域一定要做排气设计。

本公司专业提供注塑模具热流道系统,并可及时为客户提供售后服务及方案制作。

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