MOLDFLOW模流分析报告

1、page 1 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 arthur chen 2003.5 page 2 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 內容提要內容提要 1. 1. 分析說明分析說明 - 3 - 3 2. 2. 塑膠材料介紹塑膠材料介紹 - 4- 4 3. 3. 產品模型介紹產品模型介紹 - 5- 5 4. 4. 原始方案原始方案澆注系統設計澆注系統設計 - 6- 6 5. 5. 原始方案原始方案冷卻冷卻系統設計系統設計 - 7- 7 6. 6. 原始方案原始方案基本成型條件基本成型條件 - 8- 8 7. 7. 原始方案原始方案分析結果分析結果 - 922- 9

2、22 8. 8. 結論與建議結論與建議 1 1 - 23- 23 9. 9. 改善方案改善方案說明說明 - 24- 24 10. 10. 幾個捨棄的改善方案幾個捨棄的改善方案 -2526-2526 11. 11. 最終改善最終改善方案方案澆注系統設計澆注系統設計 - 27- 27 12. 12. 最終改善最終改善方案方案冷卻冷卻系統設計系統設計 - 28- 28 1313. . 最終改善最終改善方案方案基本成型條件基本成型條件 - 29- 29 14. 14. 最終改善最終改善方案方案分析結果分析結果 -3043-3043 15. 15. 結論與建議結論與建議 2 2 - 44- 44 pag

3、e 3 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 分析說明 此產品在成型時發生比較嚴重的問題，如縮水、拉模、燒焦等，如下 圖所示，經過多次調整仍難以改善，因此藉以moldflow模流分析找出問 題點，並提出具體的改善方案，希望可以改善甚至完全克服上述問題， 從而達成最佳的產品品質。 分析使用客戶指定的塑胶材料，在此報告中以多種方案進行分析比較。 original1和original2為原始設計方案，revised1-revised5為moldflow 改善方案。 縮水 拉模 拉模 燒焦 page 4 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 塑 膠 材 料 介 紹 1. mel

4、t density 0.97618 g/cu.cm 2. solid density 1.1161 g/cu.cm 3. ejection temperature 113.000000 deg.c 4. recommended mold temperature 70 deg.c 5. recommended melt temperature 275 deg.c 6. absolute max. melt temperature 325 deg.c 7. melt temperature minimum 255.000000 deg.c 8. melt temperature maximum 2

5、85.000000 deg.c 9. mold temperature minimum 60.000000 deg.c 10. mold temperature maximum 80.000000 deg.c 11.maximum shear rate 40000.000000 1/s 12.maximum shear stress 0.400000 mpa page 5 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 產 品 模 型 簡 介 產品肉厚較不均勻,紅色和黃色區 域較厚，最大的肉厚約為3.0mm （在卡鈎處）,最小肉厚僅為0.5- 0.6mm（如圈示藍色處,可能會有 成型困難問題

6、）。 肉厚分布 page 6 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 原始方案澆注系統設計 原始方案均為兩板模,一模一穴,original1為三個澆口,original2為四個澆口,注 入口直徑均為2mm,澆道直徑均為5mm, 詳細尺寸請參考2d模具圖。 均為扇形澆口,前端 厚度均為1.0mm 均為邊門澆口,前端 厚度均為1.0mm 潛伏澆口,前端 直徑為1.5mm page 7 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 原始方案冷卻系統設計 原始方案水路相同,母模 兩條直徑為10mm的水 路,公模四條直徑為9.5 mm的baffle水路（baffle 直徑12mm）, 詳細

7、尺 寸請參考2d模具圖。 page 8 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 原始方案基本成型條件 充填條件: mold temperature : 70.00 deg.c melt temperature : 260.00 deg.c injection time : 1.0 sec total volume : 32.9 cm3 part volume to be filled : 27.8 cm3 total projected area : 48.8 cm2 冷卻條件: coolant temperature(cavity) 25 deg.c coolant tempera

8、ture(core) 25 deg.c pressure mpa step duration sec 105.0 0.0 105.0 5.0 58.0 0.0 58.0 2.5 0.0 0.0 0.0 25.5 5.0 7.5 33 t(s) p(mpa) 保壓曲線: 兩個原始方案分析均採用 實際試模的成型條件,成型 周期均為54s 105 58 page 9 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 原始方案分析結果 以下解析的包括冷卻、充填、保壓和翹曲分析的較爲重要的結果。 page 10 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 由圖中可知，兩個原始方案的冷卻效果基本相同

9、，水溫升高較小，冷卻水路 的長度設計是可以達成冷卻要求的。成型時不要爲了省事而將水路串聯起來， 否則會導致水路過長水溫持續升高而降低冷卻效果。 冷卻水溫變化 page 11 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 在圈示的三處較厚區域冷卻效果較差，特別是a處公模側存在積熱現象，冷卻 凝固必將較慢而可能導致較大的收縮。 模穴表面溫度分佈 a a page 12 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 original1充填時間為1.1秒，發生短射現象， 如圖中框示處，歸因於該處肉厚太薄(只有 0.6mm)，而澆口距離此處太近，塑膠流動 到此處時因阻力太大而停滯不前，迅速冷 卻

10、凝固，阻礙了後續塑膠的充填。 充填時間 短射 滯流 original2充填時間為1.2秒，流動較不平衡, 局部區域存在過保壓,而在圖中框示處發生 滯流現象，原因与original1相似，成型條 件控制不好亦很容易短射。 page 13 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 充填流動過程 page 14 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 充填流動過程 page 15 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 original1在充填過程中框示處三條流動路 徑的波前溫度均已急劇下降到118度，已接 近於此種塑膠的頂出溫度了，故後續塑膠 已無法再向前流動而導致短射

11、。 波前溫度分佈 original2在充填過程中大部分流動波前溫 度較爲均勻，但框示處流動路徑1塑膠波前 溫度急劇下降而導致滯流，幸好還能由流 動路徑2、3的塑膠及時充填，因此沒造成 短射，但該處塑膠熔接性极差。 12 3 1 2 3 page 16 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 因original1已發生嚴重的成型問題，再討 論其分析結果已無意義，故後續只著重解 析説明original2的結果。 充填壓力（充填/保壓切換時） original2充填過程中最大壓力為107mpa (在充填/保壓切換時)，充填結束時的壓力 為105mpa，壓力較大。 page 17 广州联源科

12、技有限公司深圳办事处 / 2003.5 縫合線位置&包風分佈 主要的縫合線如圖圈示處黑線所示，但 大部分熔接溫度較高，應不會影響其使 用強度。 包風分佈如圖黑色小圈所示，大部分的 包風都較易排除，但紅框内縫合線處的 包風包在塑膠内難以排除，可能會受高 壓急劇升溫而燒焦成品，這与實際試模 結果十分相似 。 page 18 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 冷卻凝固過程 這六個圖表示的是產品和流道的冷卻凝固過程，紅色區域表示最先凝固的區域，一般最薄處最先凝固。從 圖三可知，注入口已先行凝固(箭頭指示處)，而此時產品大部分都沒凝固，説明注入口尺寸太小，成品將 得不到有效保壓而發生縮水

13、現象。此外分析中也發現澆口亦太薄，凝固太快。 page 19 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 凹陷指數 凹陷指數反映了縮水凹 陷相對於產品肉厚的嚴 重程度，由圖可見綠色 區域可能會有可見凹陷 出現，而藍色區域則可 能會有負收縮出現(受過 大的保壓壓力或過長的 保壓時間而膨脹，導致 粘模),這与實際試模結 果相吻合。 page 20 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 注射壓力及鎖模力變化 該圖是整個成型周期中注射壓力隨時閒 的變化曲綫，最大壓力為107.2mpa，約 為130ton注塑机極限壓力的60%。 max.: 107.2mpamax.: 35ton 該圖

14、是整個成型周期中鎖模力隨時閒的 變化曲綫，所需鎖模力為35ton，約為 130ton注塑机鎖模力的27%。 page 21 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 翹曲變形情況放大20倍 page 22 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 x&y&z方向總變形量 x&y&z向翹曲變形方向如圖中箭頭所示，主要是由收縮不均引起的，但變形量不大。 0.2mm 0.3mm 0.2mm 0.1mm 0.2mm 0.2mm page 23 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 結 論 與 建 議 1 從分析結果中得知： 由於產品結構設計、功能要求和裝配等原因，產品孔洞較

15、多，肉厚亦較 不均勻，若澆口大小、位置設計不當或射出曲綫設定不當都很容易發生 短射和縮水等成型問題。 original1發生了嚴重的短射現象，歸因於此處肉厚太薄(只有0.6mm)，而 澆口距離此處太近，塑膠流到此處因阻力太大而停滯不前，溫度急劇降 低，阻礙了後續塑膠的充填。 original2在相同區域發生較嚴重的滯流現象，該處塑膠熔接性极差。大 部分縫合綫熔接溫度較高，應不會影響其使用強度。局部區域包風包在 塑膠内難以排除，可能會受高壓急劇升溫而燒焦產品。注入口尺寸太小， 冷卻太快，成品將得不到有效保壓而發生縮水，有可見凹陷出現，而試 模時用105mpa的壓力持續保壓了5s之久，其實此時注入

16、口早已凝固，再 加額外的壓力只能使產品出現負收縮(即膨脹)，導致拉模現象。澆口設計 得太薄，凝固太快，即使注入口不先行凝固，產品也會有較嚴重的保壓 不良現象。另外循環周期過長，造成生産成本的浪費。 page 24 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 改 善 方 案 說 明 為改善產品的諸多問題，我們經過多次moldflow模流分析(見25-26 頁)，發現用兩板模難以達成較爲理想的效果，因此改用三板模，以三 個扇形澆口充填模穴，一方面讓塑膠在充填將要結束時流到薄區域，避 免塑膠在此處停留時間過長而像原始方案那樣發生滯流短射現象；另一 方面保證左、右、中三個較厚的區域都有澆口來保壓

17、。當然，為使保壓 更好一些，增加了澆口厚度；為增強冷卻效果，也調整了水路設計。成 型條件等也作了相應調整。 page 25 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 在原始方案的基礎上改爲三個澆口,如圖中 1、2、3，讓澆口2离薄區域遠一些，但沒 有達到預期效果，仍發生滯流，故捨棄。 幾個捨棄的改善方案 再繼續調整澆口位置，如圖中1、2、3， 讓澆口2离薄區域更遠一些，仍沒效果，故 捨棄。 1 2 3 滯流 滯流 1 2 3 page 26 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 採用四個澆口，如圖中1、2、3、4，讓澆 口2、3离薄區域近一些，試圖以這兩個澆 口快速充填該區

18、域，結果反而短射，故捨 棄。 幾個捨棄的改善方案 短射 1 2 3 4 採用兩個澆口，如圖中1、2，讓薄區域成 爲最後充填區域，可以克服滯流、短射問 題，然而中部較厚區域卻因离澆口太遠得 不到有效保壓而發生嚴重縮水，故也捨棄。 1 2 嚴重 縮水 page 27 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 最終改善方案澆注系統設計 該方案採用三板模,三個扇形澆口(尺寸相同),尺寸參考右圖。 均為扇形澆口,前端 厚度均為1.5mm 100100 6 5 1.52.2 3.5 3.5-6 3- 6 1.5- 2.5 3 5 page 28 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 最

19、終改善方案冷卻系統設計 公模水路保持不變,母模 最好改成三條水路，並位 于左、右、中三個較厚的 區域上方，以加強散熱。 但若模具設計上有困難， 例如中間水路与母模鎖模 螺釘相干涉的話，仍可沿 用原始方案的水路。 page 29 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 最終改善方案基本成型條件 充填條件: mold temperature : 70.00 deg.c melt temperature : 275.00 deg.c injection time : 1.0 sec total volume : 39 cm3 part volume to be filled : 27.8

20、cm3 total projected area : 58 cm2 冷卻條件: coolant temperature(cavity) 25 deg.c coolant temperature(core) 25 deg.c pressure %f.p step duration sec 120.0 0.0 120.0 1.5 0.0 3.0 0.0 12.5 1.5 4.5 12.5 t(s) p(mpa) 保壓曲線: 最大保壓壓力取最大充填 壓力的120%。採用這樣 的保壓曲綫，可使產品收 縮均勻一些。 成型周期縮短為38s。 page 30 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5

21、 冷卻水溫變化&模穴表面溫度分佈 a 母模側冷卻效果稍有改善，但在公模側圈示的三處較厚區域冷卻效果仍較差， a處仍存在積熱現象，冷卻凝固必將較慢而可能導致較大的收縮，建議加入鈹 銅入子幫助散熱。 page 31 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 充填時間為1.1秒，流動較爲平衡,a處薄區域已變爲充填末端，沒有再發生 滯流現象。但框示處的紅色區域是最薄的地方(僅有0.5mm)，滯流仍然無法 改善，此處仍可能短射，應加以注意，建議加厚或去除(若不影響外觀或裝 配的話)。 充填時間 滯流 充填末端 a page 32 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 充填流動過程 p

22、age 33 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 波前溫度分佈 在充填過程中大部分流動波前溫度較爲均勻，較薄的a處兩股流動波前對接 時溫度較高(如右圖)，熔接性應較好。而b處波前溫度急劇下降而導致滯流 (如左圖)。 b a page 34 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 充填壓力 充填過程中最大壓力為105.6mpa(在充填結束時)，充填/保壓切換時的壓力 為88mpa，壓力稍大。 page 35 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 縫合線位置&包風分佈 主要的可見縫合線如圖圈示處黑線所示， 但熔接溫度較高，應不會影響其使用強 度。 包風分佈如圖黑

23、色小圈所示，大部分的 包風都較易排除，但框示縫合線處的包 風包在塑膠内可能較難排除，建議在此 處附近設置排氣槽或頂針以幫助排氣。 page 36 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 冷卻凝固過程 薄區域仍最先凝固，厚區域仍最後凝固。進行到5.23s時(如圖五)，澆口凝固，此時產品還有幾個較厚區域 沒完全凝固，保壓效果仍不是很理想，但澆口不能再設計得太厚，否則不易切除及留有較大的澆口痕跡。 page 37 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 凹陷指數 凹陷指數反映了縮水凹陷相對於產品 肉厚的嚴重程度。雖然從前頁可知保 壓效果不是很理想，但由左圖可知相 對于原始方案(如

24、下圖)保壓效果已有 較大的改善，除了箭頭指示的三個較 厚區域可能會有可見凹陷出現外，大 部分區域應不會再有縮水或負收縮出 現。 page 38 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 注射壓力及鎖模力變化 整個成型周期中最大壓力為105.6mpa， 約為130ton注塑机極限壓力的59%。 max.: 105.6mpamax.: 35ton 所需最大鎖模力為55.5ton，約為130ton 注塑机鎖模力的43%。 page 39 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 翹曲變形情況放大20倍 page 40 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 x&y&z方向總變形量 x&y&z向翹曲變形方向如圖中箭頭所示，局部變形量比原始方案稍大，但應可接受。 0.4mm 0.2mm 0.3mm 0.2mm 0.1mm 0.4mm 0.25mm page 41 广州联源科技有限公司深圳办事处 / 2003.5 導致翹曲的冷卻不均因素 冷卻不均因素對x向翹曲變形有稍大的影響，對y&z向則