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Moldflow翘曲分析 翘曲产生原因翘曲分析过程纤维取向分析翘曲的解决方法实例 翘曲产生的原因 产品不同方向收缩 不同方向收缩的种类 1 产品的一个区域到另一个区域的收缩差异2 在厚度方向的收缩差异3 平行与垂直方向的分子取向收缩差异 Moldflow的计算方法 基于计算的热和压力引起的残余应力分布应力通过单元厚度上的计算Parallel 水平的 Perpendicular 垂直的 Inputintostructuralanalysisprogram 适用于结构分析项目 Whencorrectedwithshrinkagedata 当使用修正的收缩数据时 Warpagemuchmoreaccurate 翘曲更精确 ShowvalidationofCRIMS 2DgraphshowinghowwellCRIMSmatchesmeasuredshrinkagecomparedtonotcorrecteddata 影响翘曲因素 PVT曲线 压力 体积 温度 高的冷却速率低结晶度填充造成的取向平行与垂直方向的收缩差异模具的约束在模具内 平面上的单元没有收缩在产品厚度方向温度差异造成弯矩 Moldflow中CRIMS模型 修正残余应力模型计算以下数据体积收缩计算各方向的收缩计算PVT曲线数据结晶结晶动能计算考虑结晶 体积收缩的影响考虑冷却速率的影响高结晶度 更大的收缩 模具约束在模具内平面方向上收缩被约束在模具中沿厚度方向收缩当零件从模具上脱离 应力继续释放 依赖于温度分布 在模具中零件停留的时间分子取向由冻结的过程中剪切应力决定须考虑应力松弛不同的水平方向和垂直方向上的收缩 Moldflow中CRIMS模型 收缩计算的基本原则 收缩计算 翘曲产生的原因 非均匀冷却模具的一面与另一面温度的差异而产生的翘曲不均匀收缩非均匀收缩也称为面收缩 是指各区域之间收缩的差异而产生的翘曲取向效应取向效应是指沿流向的收缩和垂向的收缩不同而产生的翘曲 翘曲的产生 不均匀的冷却是由于在产品厚度方向收缩差异造成归因于 模具的温度差异 型芯和型腔 在厚度方向上变化 热属性模具 FrozenandShrunk TensileStress 不均匀的收缩产品各区域的收缩不均造成归因于 壁厚差异变化浇口位置冷却管路设计 参数工艺参数 翘曲的产生 区域收缩 翘曲的产生 浇口在中心的产品收缩影响 取向效应由流动和垂直与流动方向的收缩差异造成归因于 分子取向玻纤取向浇口位置冷却管路设计 参数工艺参数 翘曲的产生 水平方向上的高收缩 浇口在中心的产品取向影响 翘曲的产生 垂直方向上的高收缩 区域收缩对比取向效应 翘曲分析过程 针对不同的翘曲原因可优化填充 冷却 保压来减少翘曲 一 优化填充 决定浇口位置合理的工艺条件优化产品的填充 平衡流动 无过保压 困气等优化浇注系统 且平衡流道 优化填充 冷却 保压降低翘曲变形 二 优化冷却 冷却基本目标 使模具各部分的热传递均匀 使模具的冷却时间最短 三 优化保压 优化保压 使产品获得均匀一致的体积收缩 减少翘曲 保压过程中 主要的过程是热交换 通过冷却分析结果输入流动分析中更准确地建立产品与周围区域的热交换模型 优化填充 冷却 保压降低翘曲变形 在流动分析中预测短玻璃纤维在模穴内取向排布情況在塑料中添加纤维能够增进它的强度和确保生产品质 纤维取向分析 计算所以纤维取向结果都在流动分析完成此外计算下面的结果平均纤维方向纤维取向张量可利用生动的输出显示纤维取向纤维取向性结果输入到翘曲分析中是求解翘曲的重要关键之一机械性质和纤维方向都计算在一层中模穴內中的残余应力都计算在一层中 纤维取向分析 执行纤维取向分析 选择有添加纤维的塑料假如有纤维材料要选择纤维取向分析 在成形条件设定的界面中纤维参数设定 平均纤维 以动态形式显示不同时间内纤维取向性 0 5表示排向性是不規則的 1表示纤维配向直线排列 在在保压结束后 以动态形式显示不同厚度纤维取向性 纤维取向分析结果 以XY曲线显示出在不同厚度中纤维取向 纤维取向张量结果 运用Moldflow软件 可以准确的找到引起翘曲的原因 并进行优化设计 从而给出解决方案 降低产品翘曲变形 以达到产品设计要求 Moldflow将产品的翘曲变形归纳为四个主要因素 1 冷却不均匀 冷却水路设计不合理 使产品不能在最短的时间内获得均匀的冷却 2 收缩不均匀 产品各处收缩不一致 会引起翘曲变形 3 纤维取向不均匀 含纤维材料 当纤维取向不均匀引起产品大的翘曲变形 4 角落效应 深盒状产品 由于角落处热量集中 收缩较大 带来弯曲变形 翘曲的解决方法实例 一 冷却不均匀引起的翘曲变形 冷却水路设计不合理 产品得不到快速均匀的冷却 当脱模时 产品各处的温差大于10 C以上 易引起较大的翘曲变形 当由于冷却不均匀引起产品翘曲变形时 通过优化冷却水路 使产品获得均匀的冷却 下图是冷却水路设计的一般准则 此产品为自动售货机的一块盖板 主要问题 因为冷却不均匀 引起较大的翘曲变形 材料 Lexan500 PC 10 GF GEplastic USA 产品尺寸 207 8 29 5 47 8mm基本壁厚 1 9mm 案例1 优化冷却水路 冷却系统 37mm 原始方案 D10mm 动定模温差相差20 C 产品Y方向上变形量 0 98mm 变形主要原因是冷却不均匀 原始方案 冷却系统 20mm 优化方案 D10mm 动定模温差 20 C 10 C 产品Y方向上变形量 0 98mm 0 47mm 变形主要原因是冷却不均匀 优化方案 二 收缩不均匀引起的翘曲变形 当产品壁厚相差超过1 5 2倍 或加强筋结构不合理 或浇口数量和位置不合理 或保压曲线不合理 使得产品处部分收缩不均匀 就会引起较大的翘曲变形 产品信息 1 该产品为冰箱温控板 2 产品尺寸 595 55 5 82mm高度方向上翘曲变形量太大 高度方向上允许的最大翘曲变形量为1mm 材料 PA764B ABS ChiMeiCorporation 案例2 优化产品结构 原始方案 这是初始产品设计 中间厚度1 7mm 侧壁厚度3 0mm 此方案中 其X方向变形量为1 83mm 明显超标 优化方案 侧壁厚度 3mm 2 5mm 优化方案中 翘曲变形量由1 83mm减小至0 67mm 符合要求 案例3 更改成型材料 该产品为饮水壶底座 主要问题是翘曲变形量超标 产品尺寸 250 250 31mm基本壁厚 2 5mm 1 meltdensity0 7751g cu cm2 soliddensity0 9289g cu cm3 ejectiontemperature93deg C4 recommendmoldtemperature50deg C5 recommendmelttemperature230deg C6 absolutemaximummelttemperature320deg C 7 minimummelttemperature200deg C8 maximummelttemperature280deg C9 minimummelttemperature20deg C10 maximummelttemperature80deg C11 maximumshearrate240001 s12 maximumshearstress0 2600MPa 原始方案 材料特性 PVTPlot ViscosityPlot PPLupolTE 5007B LGChemical 原始方案 Z向变形 Z向最大变形约2mm 1mm 1mm 1mm 1mm 1mm 1 meltdensity0 84281g cu cm2 soliddensity1 0006g cu cm3 ejectiontemperature119deg C4 recommendmoldtemperature33deg C5 recommendmelttemperature210deg C6 absolutemaximummelttemperature270deg C 7 minimummelttemperature190deg C8 maximummelttemperature230deg C9 miniimummelttemperature30deg C10 maximummelttemperature60deg C11 maximumshearrate1000001 s12 maximumshearstress0 2500MPa 优化方案 材料特性 PPRR93 Samsung PVTPlot ViscosityPlot 优化方案 Z向变形 更改材料后 Z向变形从2mm减少至几乎没有 基本属于自然收缩 案例4 优化浇口位置 该产品为汽车音响面板 主要问题是确定模具结构 减小翘曲变形量 产品尺寸 227 5 136 9 22 7mm基本壁厚 2 5mm成型材料 PC ABSBayblendT65Bayer 中间三点潜伏式进浇 原始方案 0 1mm 0 1mm X向最大变形 0 1mm 0 1mm 0 44mm 原始方案 0 4mm Y向最大变形 0 44mm Z向最大变形 0 4mm 优化方案 外圈四点潜伏式进浇 X方向属于自然内缩 0 06mm 0 09mm 0 03mm 优化方案 0 14mm 0 15mm 0 25mm 0 15mm Y向最大变形 0 44mm 0 09mm Z向最大变形 0 4mm 0 25mm 案例5 优化保压曲线 该产品为电池盖 主要问题是优化成型参数 减小翘曲变形量 产品尺寸 63 40 7 2mm基本壁厚 0 3mm成型材料 PCPanliteMN 3700TeijinChemicals 原始方案 流道和冷却系统 Filling Moldtemperature 70 00deg CMelttemperature 290 00deg CInjectiontime 0 15sTotalvolume 21 28cm 3Partvolumetobefilled 2 89cm 3Totalprojectedarea 56 18cm 2 Packing Packingpressure MPa Time s 1400140302 成型工艺参数 原始方案 Z向变形 0 31mm Z向变形量 0 49mm 0 18mm 0 24mm Z向变形最主要原因是收缩不均匀 优化方案 优化保压曲线 其它条件没变 优化保压曲线 Packingpressure MPa Time s 90090302 Packingpressure MPa Time s 1400140302 优化方案 Z向变形 0 083mm Z向变形 0 49mm 0 153mm 0 07mm 0 08mm 三 纤维取向不均匀引起的翘曲变形 含纤维的复合材料由于具有高的强度 弹性模量 刚度以及抗蠕变性能好等优点 近年来得到了广泛的应用 Moldflow通过对含纤维材料的填充和保压过程进行模拟计算 能够可靠地预测纤维取向程度 预测纤维取向程度对翘曲变形的影响 当纤维取向不均匀引起产品较大的翘曲变形时 可通过优化浇口位置和产品结构 调整纤维的取向 减小变形量 案例6 优化纤维取向 该产品为螺旋叶片 主要问题是优化浇口位置 减小翘曲变形量 成型材料 BASF UltramidB3GM35Q641GF15 PA6 原始进浇方案 一点进浇 原始方案纤维取向 在产品圆周上 纤维取向很不均匀 原始方案翘曲结果 产品最大变形量为2 25mm 圆周处变成椭圆 底部向上翘起 优化进浇方案 侧边一点进浇 改成中间三点进浇 流动非常平衡 优化方案纤维取向 在产品圆周上 纤维取向均匀一致 优化方案翘曲结果 产品最大变形量从2 25mm减少至1 4mm 圆周处和底部都没有变形 四 角落效应引起的翘曲变形 深盒状产品 在角落处 散热困难 导致热量集中 易引起较大的产品变形 称之为角落效应 当出现角落效应时 应加强角落处的冷却 常用挡板或喷泉等冷却装置 来加快角落处热量的散发 此区域热量集中 CavityCold CoreHot 引起产品翘曲变形 案例7 减小角落效应引起的翘曲变形 该产品为汽车电器上的一个盖子 主要问题是翘曲变形量较大 产品尺寸 114 0 20 51 37 81mm基本壁厚 2 5mm成型材料 Luvocom1 GF 30 TF 15 BK PA66 原始方案 产品靠近动模和定模区域温差 最大相差43 C 冷却系统 0 42mm 0 12mm 0 90mm 原始方案翘曲结果 变形最主要原因是角落效应 优化方案 在动模处增加一条冷却水路 加强角落处的冷却 产品靠近动模和定模区域最大温差 从43 C 4 C 冷却系统 Deflection 0 42mm 0 36mm Deflection 0