moldflow电脑面板分析.ppt

1、Jun.1999,电脑面板 MOLDFLOW 分析 1999 年 6 月,Jun.1999,内容,Jun.1999,分析目的,在本报告中，我们用Moldflow 软件对电脑面板的各种不同的流道系统进行了分析，并做了总结。 在本次分析中，由于零件的设计已经固定，我们不能修改零件的形状，因此我们只能修改浇口的位置和流道的尺寸。 这在一定程度上限制了产品质量问题特别是熔接痕和翘曲变形方面的解决。我们仅仅修改了浇口的类型、大小和工艺参数。 我们采用MPI的流动、保压、冷却和变形分析模块来检查塑件的质量并得到优化的流道设计。 塑件使用的材料是 CHIMEI ABS POLYLAC PA707, 但在本次

2、分析中，由于我们在 Moldflow 材料库中不能找到精确的收缩数据，我们修改并建立了个人材料库。,Jun.1999,材料,CHIMEI POLYLAC PA707 (ABS) 1. Conductivity 0.190000 W/m/degC 2. Specific Heat 2000.000000 J/kg/degC,3. Melt Density 950.000000 kg/cu.m 4. Ejection Temperature 90.000000 deg.C 5. No Flow Temperature 150.000000 deg.C,Jun.1999,工艺参数,1. Water

3、Temperature (Target) : 60.0 deg.C 5. Melt Temperature : 240.0 deg.C 2. Injection Flow Rate : 172 cu.cm/sec (about) 6. Packing Time : 8.0 sec 3. Cooling Time : 15.0 sec 7. Clamp Open Time : 10.0 sec 4. Packing Pressure Profile : Pressure MPa Step Duration sec 60.0 0.000 60.0 4.000 0.0 3.000 0.0 40.00

4、0 8. Machine Specification (refer to General 350 ton injection molding machine ),MACHINE_INJECTION_MAXIMUM_INJECTION_PRESSURE: 1.45e+08 MACHINE_INJECTION_MAXIMUM_INJECTION_VELOCITY: 0.09000 MACHINE_INJECTION_RESPONSE_TIME: 0.07 MACHINE_INJECTION_SCREW_INTENSIFICATION_RATIO: 10 MACHINE_INJECTION_SCRE

5、W_DIAMETER: 0.063 MACHINE_INJECTION_SCREW_MAXIMUM_STROKE: 0.315 MACHINE_CLAMP_MAXIMUM_CLAMP_FORCE: 3.56e+06,Jun.1999,方案 - 1 初始设计,Jun.1999,塑件模型,塑件初始模型在CAD系统中以 STL格式给出。 我们用 MOLDFLOW的中型面生成器生成了中型面，并修补了由于转换过程中损坏的一些面。,Rear View,Front View,CASE-1,Jun.1999,流道系统,浇注系统初始设计使用两个侧浇口。 详细的尺寸如图所示。,CASE-1,Runner Dia.

6、 = 12 mm,Sprue (Tapered) Dia. = 5 / 12 mm,46 mm,17 mm,21 mm,63 mm,Jun.1999,模具模型,冷却水管排布如图所示.,CASE-1,Jun.1999,结果 : 填充型式,填充型式较为均匀，因此锁模力不会过大。 在本方案中, 从浇口到填充末端的距离很长，因此需要采用合适的保压工艺。,t = 0.7 sec,t = 1.2 sec,t = 1.8 sec,t = 2.2 sec,CASE-1,Jun.1999,结果 : 温度分布 (料流前峰),大部分温度分布在允许范围之内。 (限制 : +/-20degC ) 但是在薄的一些区域，料

7、流前峰温度非常低。 如果注塑工艺有些偏差, 在这些区域很容易产生短射和应力集中。,CASE-1,Jun.1999,结果 : 压力 & 锁模力历史曲线,最大注射压力约为 85MPa 而锁模力达到 322 吨. 这意味着当我们使用大于350吨的注塑机时，塑件很容易填满和控制。,Injection Pressure Change,Clamp Tonnage Change,CASE-1,Jun.1999,结果: 体积剪切速率,体积剪切速率必须低于允许值，特别是在浇口区域。 ( 许用值 : 50000 1/sec ) 如果超过这个限制, 材料很容易发生降解。 对于这个方案, 体积剪切速率可能是一个问题，

8、有可能的话，我们可以通过降低注塑速率和增加浇口尺寸来解决这个问题。,CASE-1,Jun.1999,结果 : 困气位置,左图显示塑件上困气的位置。 大部分困气出现在筋和边的末端，因此除了顶部，其它区域 不易发生烧焦和短射现象。 为了防止困气和得到更好的熔接痕，我们必须减小顶面末端的厚度。,CASE-1,Jun.1999,结果 : 熔接痕位置,左图显示了熔接痕的位置。 有四条熔接痕比较明显。 要移动和消除熔接痕, 我们必须修改塑件的壁厚和浇口的位置。,CASE-1,Jun.1999,结果 : 缩痕深度,左图显示了缩痕深度的结果。 除了浇口区域，最大的缩痕深度小于0.007 or 0.008 mm

9、。 因此缩印不明显。,CASE-1,Jun.1999,结果: 冷却水管冷却效果,这个结果显示了模具的冷却效果。 每个方案中模具的冷却效果都差不多，如果冷却水流速超过2.24 liter/min，所设置的冷却工艺参数也较为合适。.,Circuit pressure distribution,Temperature distribution on the outer surface of cooling line,CASE-1,Jun.1999,结果 : 型腔冷却效果,这个结果显示了型腔的冷却效果。 红圈区域内温度较高，而上下的温差也较大。这是导致热弯曲的主要原因。因此我们必须修改冷却水管或模具的

10、结构。,Temperature difference between lower and upper cavity surface,Temperature distribution on the surface of lower mold,CASE-1,Jun.1999,这个结果显示了冷却 9.4 sec 时的凝固率，此时保压刚结束。 塑料件已部分冷却但流道系统冷却还不到15%. 通常型腔冷却超过80% 流道系统冷却超过 60%时, 塑件可以顶出了。,CASE-1,Time = 9.4 sec,结果 : 9.4秒时的凝固率,Jun.1999,结果 : 16.5 秒时的凝固率,这个结果显示了冷却

11、 16.5 sec 时的凝固率。 在17 sec内，塑料件已完全冷却但流道系统冷却还不到20%。 因此在16.5 sec 后塑件仍然不能顶出。,CASE-1,Time = 16.5 sec,Jun.1999,这个结果显示了冷却 30 sec 时的凝固率。 在17 sec内，塑料件已完全冷却但流道系统冷却30sec后还不到35%。 因此在30 sec 后塑件仍然不能顶出。,CASE-1,Time = 30.6 sec,结果 : 30 秒时的凝固率,Jun.1999,CASE-1,Time = 40.0 sec,结果 : 40 秒时的凝固率,这个结果显示了冷却 40 sec 时的凝固率。 在17

12、sec内，塑料件已完全冷却但流道系统冷却 40sec后还不到38%。 因此在40 sec 后塑件仍然不能顶出。,Jun.1999,这个结果显示了冷却 50 sec 时的凝固率。 在17 sec内，塑料件已完全冷却但流道系统冷却 50sec后还不到45%。 厚流道需要更多的时间才能达到超过60%的冷却。 我们必须减小流道的尺寸才能缩短冷却时间。,CASE-1,Time = 50.0 sec,结果 : 50 秒时的凝固率,Jun.1999,结果 : 模具收缩,推荐的收缩余量 - 整个模型 Total = 0.55 +/- 0.09 % Component Shrinkages - Single V

13、alue Predicted Shrink Tolerance Dir. Recomm Validity Range Min : Max - - - - - % % % % X 0.54 0.20 : 0.88 0.34 0.00 : 0.83 Y 0.56 0.24 : 0.88 0.32 0.00 : 0.82 Z 0.49 0.16 : 0.82 0.33 0.00 : 0.83 Total 0.55 0.36 : 0.74 0.19 0.21 : 0.87,CASE-1,Jun.1999,结果 : X-deflection,左图显示了X方向的变形分布. 箭头所指的区域向里移动了约0.3

14、 0.4 mm。,CASE-1,Jun.1999,结果 : Y-deflection,左图显示了Y方向的变形分布。 箭头所指的区域向里移动了约1.1 1.2 mm。 其它区域的变形都较为均匀，因此我们只需要考虑上部区域的变形。,CASE-1,Jun.1999,结果 : Z-deflection,左图显示了Y方向的变形分布。 红箭头所指的区域向下移动了约0.7 mm。 黑箭头所指的区域向下移动了约0.3 mm。 .,CASE-1,Jun.1999,结果: 变形形状 (顶视图),这个结果显示了变形形状的顶视图。 这一结果放大了5倍。 变形量包含了塑件线性收缩的量。,X 5,CASE-1,Jun.1

15、999,结果 : 变形形状 (侧视图),这个结果显示了变形形状的侧视图。 这一结果放大了5倍。,X 5,CASE-1,Jun.1999,方案 - 2 改进的流道,Jun.1999,塑件模型,CASE-2,形状没有改变，局部壁厚作了些调整。 红圈内壁厚较薄的区域厚度从 1mm 增加到1.2mm以消除料流迟滞。 其它部分厚度作了0.5 mm上下的 变动以调整料流方向。,0.2mm increased,0.5mm decreased,0.5mm increased,Jun.1999,流道系统,CASE-2,与初始设计相比,主要的修改在浇口的位置和流道的直径。 浇口的厚度和宽度是 2.0 / 3.5

16、mm。 流道的直径是6.0 mm 直浇口是锥形的，两端直径分别是4 mm和6 mm. 型腔中薄壁的区域厚度从 1mm 增加到 1.2mm 以消除料流迟滞。,Runner Dia. = 6 mm,Sprue (Tapered) Dia. = 4 / 6 mm,44 mm,13 mm,21 mm,63 mm,Jun.1999,使用的冷却系统,在制件的顶部，加入了一个冷却镶块 镶块的材料是Be-Cu这样温度的分布就比初始方案均匀,CASE-2,Insert,Jun.1999,分析结果：充填情况,充填情况大致均匀，因此不会产生过大的锁模力 这个方案中从浇口到流动末端的流径较长，所以我们必须使用和初始方

17、案一样的恰当的保压曲线,t = 0.8 sec,t = 1.5 sec,t = 2.0 sec,t = 2.9 sec,CASE-2,Jun.1999,结果：料流前锋温度分布,型腔中大部分料流前锋温度没有超过材料极限 ( 极限值 :+/-20degC ) 在薄壁部分料流前锋温度较低。但与初始方案相比，差值缩小,CASE-2,Jun.1999,结果：压力和锁模力变化图,熔体充满型腔的最大注塑压力为79MPa 锁模力为 305 吨。这说明如果我们使用 350吨以上的注塑机，制件将容易被填充，质量也可以得到良好地控制。,Injection Pressure Change,Clamp Tonnage

18、Change,CASE-2,Jun.1999,结果：体积剪切速率,体积剪切速率必须小于材料许用值尤其在浇口区域( 极限值: 50000 1/sec ) 如果超过材料极限，就非常容易发生降解。 在这个方案中最大体积剪切速率值为29822 1/sec 小于材料极限,CASE-2,Original,Jun.1999,结果：熔接痕分布,左图显示了制件上熔接线的位置 中间区域的两条熔接线位于角部，不容易被肉眼观察到。 由于改善了流动情况，和熔接角度，另两条熔接线的熔接效果也明显好于初始方案。,CASE-2,Jun.1999,结果：型腔的冷却情况,以上显示了型腔的冷却效果 红色圆圈内区域的温度在初始方案中

19、较高，但在本方案中温度已经降低并且分布均匀。,Temperature difference between lower and upper cavity surface,Temperature distribution on the surface of lower mold,CASE-2,Jun.1999,结果显示了冷却9.9秒时刻的厚度方向冷却百分比，这时保压刚刚结束。 制件已经部分凝固，流道凝固的厚度为35%. 通常制件凝固厚度大于 80% 流道部分大于 60%, 就可以开模。,CASE-2,Time = 9.9 sec,结果： 9.9 秒时刻的凝固百分比,Jun.1999,结果： 19

20、.8时刻凝固百分比,结果显示了冷却19.8秒后制件厚度方向的凝固百分比 大部分制件在19秒已完全凝固，流道凝固了60% . 所以在19.8 秒即可开模。,CASE-2,Time = 19.8 sec,Jun.1999,结果：X方向的变形,左图显示了X方向上的变形分布. 箭头所指的区域显示了制件壁向内缩进0.4 0.7 mm.,CASE-2,original,Jun.1999,结果：Y方向上的变形,左图显示了Y方向上的变形分布 红色箭头区域表明制件向内缩进0.8 0.9 mm. 其余区域变形较为均匀，所以我们仅需考虑顶部区域的翘曲,CASE-2,original,Jun.1999,结果：Z方向上

21、的变形,左图显示了Z方向上的变形分布 红色箭头所指区域向下缩进0.8 mm. 边缘区域黑色箭头所指表明制件向下缩进0.29 mm.,CASE-2,original,Jun.1999,结果：变形形状(顶视图),左图显示顶部观察翘曲情况 左图将变形放大了5倍values 变形量包含了制件的线性收缩,X 5,CASE-2,original,Jun.1999,结果：变形情况(侧视图),结果显示了从侧面观察，制件翘曲情况 变形放大了5倍 翘曲形状和翘曲量与初始方案相似,X 5,CASE-2,original,Jun.1999,方案 3 修改了流道系统 和制件,Jun.1999,制件模型,CASE-3,顶

22、部区域形状变化如下图。厚度从顶部向边缘逐渐变薄 其它部位的形状和厚度与方案2一致。,Modified shape,Jun.1999,使用的流道系统,CASE-3,模具设计成三板模以方便开模时脱出浇注系统 具体的尺寸如左图所示,Runner (2) Dia. = 7 mm,Sprue (Tapered) Dia. = 4 / 7 mm,Runner (1) Dia. = 6.5 mm,Second runner (Tapered) Dia. = 3 / 7 mm,Runner (3) Dia. = 5 mm,Jun.1999,结果：流动情况,充填情况大致均匀，因此不会产生过大的锁模力 与以前的方

23、案比较从主浇口到流动末端的流径较长，因此将流道直径由6mm增加到7mm 并增加了注塑速率,t = 1.0 sec,t = 1.5 sec,t = 2.0 sec,t = 2.3 sec,CASE-3,Jun.1999,结果：流动前锋温度,CASE-3,型腔中大部分料流前锋温度没有超过材料极限 ( 极限值 :+/-20degC ) 在薄壁部分料流前锋温度较低。但与初始方案相比，差值缩小 通过调整注塑参数可以防止短射,Jun.1999,结果：注塑压力和锁模力的变化,聚合物填充的最大压力为92MPa 锁模力为336 ton. 与前两个方案相比注塑压力和锁模力有所增加,Injection Pressu

24、re Change,Clamp Tonnage Change,CASE-3,Jun.1999,结果：熔接痕分布,CASE-3,左图显示了熔接痕的分布 有四条熔接痕均分布在角部和侧壁，不容易被肉眼观察到 在这些区域熔接角度优于初始方案,Jun.1999,结果显示了冷却9.4秒时刻的厚度方向冷却百分比，这时保压刚刚结束。 制件已经部分凝固，流道凝固的厚度为30%. 通常制件凝固厚度大于 80% 流道部分大于 60%, 就可以开模。,CASE-3,Time = 9.4 sec,结果：9.4秒凝固百分比,Jun.1999,结果显示了冷却19.8秒后制件厚度方向的凝固百分比 大部分制件在19秒已完全凝固

25、，流道凝固了50% . 所以我们需要更长的冷却时间。,CASE-3,Time = 18.8 sec,结果18.8 秒凝固百分比,Jun.1999,结果：25.8秒时刻的凝固百分比,结果显示了冷却25.8秒时刻的厚度方向冷却百分比。 制件已经完全凝固，流道凝固的厚度为64%. 因此我们可以在25.8秒开模。,CASE-3,Time = 25.8 sec,Jun.1999,结果：收缩对模具尺寸影响,CASE-3,推荐的收缩余量 - 整个模具 Total = 0.65 +/- 0.09 % Component Shrinkages - Single Value Predicted Shrinkage

26、 Tolerance Dir. Recomm Validity Range Min : Max - - - - - % % % % X 0.63 0.25 : 1.01 0.38 0.00 : 0.89 Y 0.65 0.29 : 1.02 0.37 0.00 : 0.89 Z 0.60 0.22 : 0.98 0.38 0.00 : 0.89 Total 0.65 0.44 : 0.86 0.21 0.22 : 0.86,Jun.1999,结果：X方向变形,左图显示了X方向上的变形分布. 箭头所指的区域显示了制件壁向内缩进0.5 0.7 mm. 可以通过使用较高的保压压力来减少这一收缩量。,

27、CASE-3,Jun.1999,结果：Y方向的变形分布,左图显示了Y方向上的变形分布 红色箭头区域表明制件顶部向内缩进1.0 mm. 其余区域变形较为均匀，所以我们仅需考虑顶部区域的翘曲,CASE-3,Jun.1999,结果：Z方向变形,左图显示了Z方向上的变形分布 红色箭头所指区域向下缩进0.7 mm. 边缘区域黑色箭头所指表明制件向下缩进0.2 mm,CASE-3,Jun.1999,结果：变形情况(顶视图),左图显示顶部观察翘曲情况 左图将变形放大了5倍 变形量包含了制件的线性收缩,X 5,CASE-3,Jun.1999,结果变形形状(侧视图),结果显示了从侧面观察，制件翘曲情况 变形放大了5倍,X 5,CASE-3,Jun.1999,小结 (1),(1) Maximum shear rate on the gate must be less than 5000