moldflow翘曲分析4课件

1、moldflow翘曲分析4第1页，共60页。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） Input into structural analysis program（适用于结构分析项目） When corrected with shrinkage data（当使用修正的收缩数据时）Warpage much more accurate（翘曲更精确）Show validation of CRIMS (2D graph showing how well CRIMS matches meas

2、ured shrinkage compared to not corrected data第2页，共60页。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 造成弯矩第3页，共60页。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，更大的收缩第4页，共60页。 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

3、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 模型第5页，共60页。收缩计算的基本原则Orientation方向Mold restraint模具约束FixedFixedFreeFreeCrystallinity（结晶度）VolumeTempPressureCrystallinityVolumetric shrinkag体收缩FreeFreeFreeFree收缩计算第6页，共60页。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

4、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第7页，共60页。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Frozen and ShrunkTensile Stress第8页，共60页。 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第9页，共60页。 在产品中心的高收缩区域收缩在产品中心的低收缩区域收缩翘曲的产生浇口在中心的产品收缩影响第10页，共60页。取向效应由流动和垂直

5、 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第11页，共60页。 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第12页，共60页。区域收缩对比取向效应材料取向方向垂直方向上的收缩平行方向上的收缩区域A. 由于取向效应而引起的收缩区域B.虚线区域收缩区域 A = 区域 B第13页，共60页。 翘曲分析过程针对不同的翘曲原因可优化填充、冷却、保压来减少翘曲第14页，共60页。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

6、变形第15页，共60页。当脱模时，产品各处的温差大于10C 以上，易引起较大的翘曲变形。PVT曲线 (压力/体积/温度)140 3成型材料：BASF:Ultramid B3GM35 Q641 GF15（PA6）冷却水路设计不合理，产品得不到快速均匀的冷却。由于取向效应而引起的收缩在模具中零件停留的时间在产品厚度方向温度差异基本壁厚：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。产品靠近动模和定模区域温差，最大相差43C。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，

7、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、保压降低翘曲变形第16页，共60页。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 纤维取向分析第17页，共60页。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第18页，共60页。优化保压，使产品获得均匀一致

8、的体积收缩，减少翘曲考虑冷却速率的影响solid density 1.+ large channel diameterrecommend mold temperature 50 d高结晶度，更大的收缩计算各方向的收缩Show validation of CRIMS (2D graph showing how well CRIMS matches measured shrinkage compared to not corrected data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。在模具内，平面上的单元没有收缩主要问题是翘曲变形量较大。产品最大变形量从减少至，圆周处和底部

9、都没有变形。Packing pressure (MPa) Time (s)基于计算的热和压力引起的残余应力分布Packing pressure (MPa) Time (s)基本壁厚：absolute maximum melt temperature 270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第19页，共60页。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第20页，共60页。以XY曲线显示出在不同厚度中纤维取向纤

10、维取向张量结果第21页，共60页。 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第22页，共60页。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

11、均匀的冷却。当脱模时，产品各处的温差大于10C 以上，易引起较大的翘曲变形。Hot SideCold SideTensile StressababWDDNON-UNIFORM HEAT REMOVALLARGELY UNIFORM HEAT REMOVALLarge spacing+ small spacing+ large channel diameter1. Part thickness 2mm 4mm10C第27页，共60页。产品Y方向上变形量:。变形主要原因是冷却不均匀。优化方案 第28页，共60页。二、收缩不均匀引起的翘曲变形 当产品壁厚相差超过倍,或加强筋结构不合理,或浇口数量和位

12、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.第29页，共60页。产品信息:1、该产品为冰箱温控板。2、产品尺寸： 59555.582mm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:PA 764 B (ABS), Chi Mei Corporation案例2:优化产品结构第30页，共60页。原始方案这是初始产品设计，中间厚度，侧壁厚度。此方案中，其X方向变形量为，明显超标。第31页，共60页。优化方案侧壁厚度：优化方案中,翘曲变形量由减小至,符合要求。第32页，共60页。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

13、。产品尺寸： 25025031mm 基本壁厚：第33页，共60页。1. melt density 2. solid density 93. ejection temperature 93 4. recommend mold temperature 50 d5. recommend melt temperature 230 6. absolute maximum melt temperature 3207. minimum melt temperature 2008. maximum melt temperature 280 9. minimum melt temperature 20 10.

14、maximum melt temperature 80 11. maximum shear rate 24000 1/s12. maximum shear stress MPa原始方案：材料特性PVT PlotViscosity PlotPP Lupol TE-5007B : LG Chemical第34页，共60页。原始方案：Z向变形Z向最大变形约2mm。1mm1mm1mm1mm1mm第35页，共60页。1. melt density 0.842812. solid density 1.00063. ejection temperature 119 4. recommend mold tem

15、perature 33 d5. recommend melt temperature 210 6. absolute maximum melt temperature 2707. minimum melt temperature 1908. maximum melt temperature 230 9. miniimum melt temperature 30 10. maximum melt temperature 60 11. maximum shear rate 100000 1/s12. maximum shear stress MPa优化方案：材料特性PP RR93 : Samsun

16、gPVT PlotViscosity Plot第36页，共60页。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。第37页，共60页。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： 基本壁厚：成型材料： PC+ABS Bayblend T65 Bayer第38页，共60页。中间三点潜伏式进浇原始方案X向最大变形：第39页，共60页。原始方案Y向最大变形：Z向最大变形：第40页，共60页。优化方案外圈四点潜伏式进浇X方向属于自然内缩第41页，共60页。优化方案Y向最大变形：Z向最大变形：第42页，共60页。案例5:优化

17、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： 基本壁厚：成型材料： PC Panlite MN-3700 Teijin Chemicals第43页，共60页。原始方案流道和冷却系统Filling :Mold temperature : 70Melt temperature : 290.00 deg.C Injection time : 0.15 sTotal volume : 21.28 cm3Part volume to be filled : 2.89 cm3Total projected area : 56.18 cm2Packing :Packing pr

18、essure (MPa) Time (s) 140 0 140 3 0 2成型工艺参数第44页，共60页。原始方案: Z向变形Z向变形量： 。Z向变形最主要原因是收缩不均匀。第45页，共60页。优化方案：优化保压曲线其它条件没变。优化保压曲线：Packing pressure (MPa) Time (s) 90 0 90 3 0 2Packing pressure (MPa) Time (s) 140 0 140 3 0 2第46页，共60页。优化方案: Z向变形Z向变形： 0.49mm-0.153mm.第47页，共60页。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。第48页，共60页。案例6:优化纤维取向该产品为螺旋