MOLDFLOW分析报告.ppt

Moldflow模流分析報告B0391901 内容提要 1 分析说明一 32 塑料材料简介 43 产品模型简介 54 分析模型简介 65 原始方案浇注系统设计 76 原始方案冷却系统设计 87 原始方案基本成型条件 98 原始方案分析结果 10 309 结论与建议1 3110 分析说明二 3211 改善方案1浇注系统设计 3312 改善方案1冷却系统设计 3413 改善方案1基本成型条件 3514 改善方案1分析结果 36 5515 结论与建议2 5616 分析说明三 5714 改善方案2浇注系统设计 5815 改善方案2冷却系统设计 5916 改善方案2基本成型条件 6017 改善方案2分析结果 61 8018 结论与建议3 81 分析说明一 如下图的产品 为复印机上的零件 对尺寸精度要求较高 采用PPE PS 40 GF的塑料以热流道成型 产品结构与进浇位置均已确定 客户希望通过调整冷却水路或冷却条件将整个周期时间缩短 因此藉以Moldflow模流分析验证是否可行 因Moldflow材料数据库内暂无客户使用的GEPPE PS 40 GF塑料 故在分析中使用物性较为相似的AsahiKaseiCorporation的PPE PS 40 GF塑料来代替 在数值上会与实际试模有差异 但趋势是一致的 此报告中以几种方案进行分析比较 其中Originaln为客户原始设计方案 Revisedn为我们基于Moldflow上的改善方案 塑料材料簡介 PPE PS 40 GFXyronX1764AsahiKaseiCorporation1 MeltDensity1 2827g cu cm2 SolidDensity1 3645g cu cm3 EjectionTemperature110 000000deg C4 RecommendedMoldTemperature75deg C5 RecommendedMeltTemperature275deg C6 AbsoluteMax MeltTemperature340deg C 7 MeltTemperatureMinimum250 0deg C8 MeltTemperatureMaximum300 0eg C9 MoldTemperatureMinimum50 0deg C10 MoldTemperatureMaximum100deg C11 MaximumShearRate500001 s12 MaximumShearStress0 4500000Mpa 产品模型简介 产品长宽高约为303 189 58mm 大部分肉厚较为均匀 基本肉厚为2 6mm 但局部区域较厚 达6 0mm以上 如左图 可能会发生严重缩水问题 局部大面积区域较薄 仅0 9mm左右 如右图 可能会发生严重滞流问题 肉厚分布 分析模型簡介 对此薄壳类产品 可使用Moldflow有限元分析网格中的Fusion 双层面网格 或Midplane 中性层网格 进行分析 分析结果一致 前者取外壳双层网格 外表形状与3D模型相同 前处理时间较短 但网格数目是后者的两倍以上 分析时间较长 后者取中间单层网格 局部区域形状需做等效处理 前处理时间较长 但分析时间较短 本分析采用后者 Fusion网格 Midplane网格 原始方案浇注系统设计 原始方案Original1为三板模 一模一穴 采用外热式热流道系统 两点进浇 浇口直径为3 0mm 详细尺寸请参考2D模具图 Original1 原始方案冷却系统设计 原始方案共设计十条水路 其中母模侧六条 公模侧四条 蓝色管道为 10mm的直通水路 黄色管道为 16mm的挡板水路 Original1 原始方案基本成型條件 注射机设定 Machinemaximumclampforce 350tonneMaximumpressure 216 00MPaMaximuminjectionspeed 422 52cm 3 sScrewdiameter 58 00mm充填条件 Moldtemperature 70 00deg CMelttemperature HotRunner 280 00deg CInjectiontime 2 0secPartvolumetobefilled 255 8cm 3PartWeight Solid 349gTotalprojectedarea 390 4cm 2冷却条件 CoolantTemperature Cavity 60deg CCoolantTemperature Core 60deg C PRESSURE HP STEPDURATION sec 28 00 028 04 00 00 00 025 5 04 029 5t s P HP 保压曲线 原始方案分析采用与实际试模相近的成型条件 HP约为190MPa 成型周期为43s 包括11 5s的开模时间 28 Original1 原始方案分析结果 以下解析的包括冷却 充填 保压 翘曲分析的较为重要的结果 Original1 Original1 由图中可知 水温升高较小 进出口水温差在两度以内 冷却水路的长度设计是可以达成冷却要求的 成型时不要为了省事而将水路串联起来 否则会导致水路过长水温持续升高而降低冷却效果 冷却水温变化 Original1 左图表示产品公模侧表面温度分布 右图表示产品母模侧表面温度分布 从图中可知 表面温度分布不太均匀 冷却效果不太理想 公母模侧表面温度分布 Original1 从图中可知 公母模侧表面温差较大 会使产品公母模侧收缩不均一而导致翘曲变形问题 公母模侧表面温差 Original1 上面两图表示的是从循环周期开始到产品完全凝固所需要的时间 开模时圈示的几个区域仍未凝固 如右图 大部分区域在16s内就可以凝固 而最长凝固时间竟达80s左右 也正是产品上最厚的区域 故必将有严重缩水发生 产品凝固需要的时间 充填时间约为2 2秒 充填流动不太平衡 箭头指示处为最后充填区域 圈示处的加强筋发生严重滞流现象 导致产品短射 归因于加强筋太薄 仅0 9mm左右 而浇口又距离太近 塑料流动到该处时受到极大阻力而停滞不前并迅速凝固了 实际试模中用GEPPE PS 40 GF的塑料可能勉强填满 但成型窗口很窄 仍可能短射 对此应高度重视 充填时间 Original1 充填流动过程 Original1 Original1 此图表示的是从循环周期开始到开模期间玻纤的配向状况 从图中可知 红色线条分布区域代表波纤配向较为严重 而蓝色线条分布区域代表玻纤配向较弱 玻纤配向分析 上面两图表示的是充填过程中流动波前温度的分布 大部分区域较为均匀 均在280度左右 但圈示区域 即0 9mm左右的加强筋 塑料因发生严重滞流 流动波前温度急剧下降至145度 已接近于凝固温度 阻碍了后续塑料再进入该区域 导致短射发生 流动前锋温度分布 Original1 循环周期温度变化 Original1 充填压力 左图为充填 保压切换时所需的注射压力 压力较大 达104MPa 但对所使用的350t注射机来说 此压力是安全的 Original1 熔接线位置 气穴位置 左图的红线表示缝合线位置 其中圈示的缝合线较为明显 但对此产品来说可能并不重要 右图的粉红色小圈表示可能的包风位置 注意设置相关机构排除 特别是标示的位置 Original1 冷却凝固过程 Original1 这六个图表示的是产品的冷却凝固过程 红色区域表示最先凝固的区域 一般最薄处最先凝固 最厚处最后凝固 从图中可看出 较厚区域周围先行凝固而切断了保压回路 致使较厚区域得不到有效保压 50 50 冷却凝固过程 Original1 点击图面可动态演示从循环周期开始到开模期间产品的冷却凝固情况 红色区域表示最先凝固的区域 请注意圈示的位置 一般来说 产品凝固率需要达到80 以上才可开模顶出 而此方案中开模时最厚区域凝固率才达50 50 50 体积收缩率与凹陷指数 左图表示产品体积收缩率分布 大部分区域收缩较为均匀 而红色处收缩较大 右图的凹陷指数表示缩水凹陷相对于产品肉厚的严重程度 可见标示的部分凹陷十分严重 至少凹陷0 7mm左右 嚴重縮水 Original1 注射压力与锁模力变化曲线 左图是整个成型周期中注射压力随时间的变化曲线 右图是锁模力随时间的变化曲线 最大压力为104MPa 最大锁模力为193ton 350t的成型机是完全可以满足要求的 Max 104MPa Max 193ton Original1 翘曲变形情况 放大20倍 Original1 X Y Z方向总变形量 X Y Z向翘曲变形方向如图中箭头所示 变形量均不大 Original1 0 05 0 41 0 20 0 17 0 15 0 07 冷却不均导致的翘曲 冷却不均因素对翘曲变形影响较小 变形方向如图中箭头所示 Original1 收缩不均导致的翘曲 收缩不均因素对翘曲变形影响较大 其中Y向均匀变形 是导致翘曲变形的主要因素 变形方向如图中箭头所示 Original1 0 20 0 15 0 12 0 17 分子配向导致的翘曲 分子配向因素对翘曲变形影响较小 变形方向如图中箭头所示 Original1 结论与建议1 从分析结果中得知 模穴表面温度分布不太均匀 冷却效果不太理想 使用350t的成型机可以满足该产品的成型要求 有一条加强筋发生严重滞流现象 导致产品短射 归因于此肋太薄 仅0 9mm左右 而浇口又距离此肋太近 塑料流动到该处时受到极大阻力而停滞不前 滞流时间太长 温度急剧下降而迅速凝固 实际试模中用GEPPE PS 40 GF的塑料可能勉强填满 但成型窗口很窄 仍可能会短射 对此应高度重视 局部区域太厚 周围区域先行凝固而切断了保压回路 致使其得不到有效保压而发生严重缩水凹陷 翘曲变形量不大 其中收缩不均因素为主要因素 分析说明二 CAE模流分析将首先在Original1的基础上进行改善 主要改善方向为克服滞流短射问题及缩短冷却时间 改善方案为Revised1 Revised1浇注系统设计 由于一侧浇口距离发生滞流短射的加强筋太近 因产品结构已定而不能修改 故另一改善方法为让浇口远离该区域 避免塑料停滞时间过长 Revised1将靠近加强筋的浇口下移10mm 基于模具结构的限制及流动平衡 不能下移太多 另一浇口位置不变 Revised1 Original1 下移10mm Revised1冷却系统设计 水路设计基本上与Original1相同 其中将图中框示的水路依箭头方向作了平移 左图配合浇口平移5mm 右图平移38mm 远离发生滞流的加强筋 Revised1基本成型条件 注射机设定 Machinemaximumclampforce 350tonneMaximumpressure 216 00MPaMaximuminjectionspeed 422 52cm 3 sScrewdiameter 58 00mm充填条件 提高料溫 提高流速 Moldtemperature 70 00deg CMelttemperature HotRunner 290 00deg CInjectiontime 1 8secPartvolumetobefilled 255 8cm 3PartWeight Solid 349gTotalprojectedarea 390 4cm 2冷却条件 降低水溫 CoolantTemperature Cavity 25deg CCoolantTemperature Core 25deg C PRESSURE MPa STEPDURATION sec 120 00 0120 01 00 03 00 023 7 01 04 027 7t s P MPa 保压曲线 使用保压压力随时间而逐渐降低的保压曲线 保压时间仍为4s 成型周期为41s 120 Revised1 冷却水温变化 因冷却水路变化不大 使用常温水 水温升高亦较小 进出口水温差在两度以内 公母模侧表面温度分布 Revised1 从图中可知 表面温度分布不太均匀 冷却效果亦不太理想 公母模侧表面温差 Revised1 Original1 从图中可知 公母模侧表面温差反而变大 翘曲变形可能变大 产品凝固需要时间 Revised1 产品需要的凝固时间没有特别明显的缩短 产品上最厚的区域也必将严重缩水 Original1 充填时间 Revised1 充填时间约为1 9秒 充填流动没有很明显的改善 圈示处的加强筋仍发生严重滞流 仍导致短射 可见浇口移远10mm及提高料温是没有多大效果的 充填流动过程 Revised1 玻纤分布 Revised1 红色线条分布区域代表波纤配向较为严重 而蓝色线条分布区域代表波纤配向较弱 配向分布稍微有变化 流动前锋温度分布 Revised1 大部分区域较为均匀 均在290度左右 圈示区域塑料仍因发生严重滞流 流动波前温度急剧下降至145度 接近于凝固温度 阻碍了后续塑料再进入该区域 导致短射发生 循环周期温度变化 Revised1 充填压力 Revised1 充填 保压切换时所需的注射压力稍低 为101MPa 保压阶段希望加大压力来加强保压效果 点击右图可动态演示从循环周期开始到开模期间的压力变化 熔接线位置 气穴分布 Revised1 熔接线位置 气穴分布与Original1相似 冷却凝固过程 Revised1 保压效果与Original1相似 较厚区域周围先行凝固而切断了保压回路 致使较厚区域得不到有效保压 55 55 冷却凝固过程 Revised1 55 55 体积收缩率与凹陷指数 Revised1 体积收缩率没有很明显的改善 标示部分缩水凹陷仍十分严重 注射压力与锁模力变化曲线 Max 120MPa Max 220ton Revised1 最大压力为120MPa 最大锁模力为220ton 350t的成型机也可以满足要求 翘曲变形情况 放大20倍 Revised1 Revised1 0 09 0 54 0 45 0 25 0 47 0 10 X Y Z方向总变形量 X Y Z向翘曲变形方向如图中箭头所示 变形量比Original1稍大 Revised1 冷却不均导致的翘曲 冷却不均因素对翘曲变形影响较小 变形方向如图中箭头所示 Revised1 收缩不均因素仍对翘曲变形影响较大 仍是导致翘曲变形的主要因素 0 50 0 40 0 30 0 50 0 13 收缩不均导致的翘曲 分子配向导致的翹曲 分子配向因素对翘曲变形影响亦较小 变形方向如图 Revised1 结论与建议2 从分析结果中得知 降低了水温 整体冷却效果并没有明显的改善 温差反而有所增大 充填流动也没有很明显的改善 0 9mm左右的加强筋仍发生严重滞流而短射 可见浇口移远10mm及提高料温 提高射速是没有多大效果的 根本原因还是此肋太薄 塑料到达该处亦太快 而选用的材料加入了大量的波纤 流动阻力更大 局部较厚区域仍得不到有效保压而发生严重缩水凹陷 翘曲变形量有所增大 收缩不均因素仍为主要因素 分析说明三 我们在Original1或Revised1的基础上仍用两点热流道进浇 而对水路和冷却条件作局部调整 经过多次分析 却仍然难以克服滞流短射问题及缩短整体冷却时间 故我们尝试以一点热流道进浇 改善方案为Revised2 Revised2浇注系统设计 Revised2 Original1 Revised2以一点热流道进浇 浇口位于模具中心线上 距离模具中心30mm 如此模具结构和热流道形式可能需要作相应变更 23 5mm 30mm Revised2冷却系统设计 共有十一条水路 局部冷却水路基于模具结构及热流道相应作了调整 其中在发生严重缩水的较厚区域附近 母模侧 增加了 10mm的挡板水路 相接的直通管为 8mm 如左上图 而将发生严重滞流的加强筋下的公模水路移开 如右上图 8 10 Revised2基本成型条件 注射机设定 Machinemaximumclampforce 350tonneMaximumpressure 216 00MPaMaximuminjectionspeed 422 52cm 3 sScrewdiameter 58 00mm充填条件 Moldtemperature 70 00deg CMelttemperature HotRunner 280 00deg CInjectiontime 2 0secPartvolumetobefilled 255 8cm 3PartWeight Solid 349gTotalprojectedarea 390 4cm 2冷却条件 CoolantTemperature Cavity 60deg CCoolantTemperature Core 60deg C PRESSURE IP STEPDURATION sec 120 00 0120 04 00 00 00 027 5 04 029 5t s P IP 保压曲线 仍使用一段保压 保压时间仍为4s 但保压压力为注射压力的120 成型周期仍为43s 120 Revised2 冷却水温变化 水温升高较小 进出口水温差在一度以内 冷却水路的长度设计也是可以达成冷却要求的 公母模侧表面温度分布 Revised2 从图中可知 表面温度分布仍不太均匀 冷却效果仍不太理想 公母模侧表面温差 Revised2 从图中可知 局部区域表面温差有所减小 这对产品的均匀收缩及减小翘曲是有利 Original1 产品凝固需要的时间 Revised2 产品需要的凝固时间仅缩短了一点 产品上最厚的区域也必将严重缩水 可见增加的挡板水路对该区域冷却效果的改善十分有限 Original1 充填时间 Revised2 充填时间约为2 1秒 充填流动有较明显的改善 圈示处的加强筋仍发生轻微滞流现象 但因为浇口远离该区域 使该区域可以成为接近最后充填的区域 塑料停滞时间较短 所以在最后充填阶段加大一点压力便可以充满了 充填流动过程 Revised2 玻纤分布 Revised2 因浇口由两个减为一个 流动形式已大大改变 故配向分布有较大变化 流动前锋温度分布 Revised2 大部分区域较为均匀 均在280度左右 圈示区域塑料仍发生轻微滞流现象 流动波前温度迅速下降 但来不及下降到凝固温度 后续塑料便在较大压力下充填满该区域了 循环周期温度变化 Revised2 充填压力 Revised2 充填 保压切换时所需的注射压力并没有比原始方案的两点进浇增大 仍为102MPa左右 充填 保压切换后加大了压力以保证加强筋的充填及后续的保压效果 点击右图可动态演示从循环周期开始到开模期间的压力变化 熔接线位置 气穴分布 Revised2 圈示的熔接线较为明显 相对于原始方案来说已减少了中间一条最明显的熔接线 标示处的气穴仍需注意设置相关机构排除 冷却凝固过程 Revised2 较厚区域保压仍然成问题 虽在附近增加了挡板水路 但冷却效果十分有限 难以将凝固时间明显缩短 55 55 冷却凝固过程 Revised2 点击图面可动态演示从循环周期开始到开模期间产品的冷却凝固情况 请注意圈示的位置 55 55 体积收缩率与凹陷深度