moldflow翹曲分析4課件

1、moldflow翹曲分析4第1頁，共60頁。Moldflow 的計算方法基于計算的熱和壓力引起的殘余應(yīng)力分布 應(yīng)力通過單元厚度上的計算 Parallel（水平的）Perpendicular（垂直的） Input into structural analysis program（適用于結(jié)構(gòu)分析項目） When corrected with shrinkage data（當(dāng)使用修正的收縮數(shù)據(jù)時）Warpage much more accurate（翹曲更精確）Show validation of CRIMS (2D graph showing how well CRIMS matches meas

2、ured shrinkage compared to not corrected data第2頁，共60頁。影響翹曲因素 PVT曲線 (壓力/體積/溫度) 高的冷卻速率 低結(jié)晶度 填充造成的取向 平行與垂直方向的收縮差異 模具的約束在模具內(nèi)，平面上的單元沒有收縮 在產(chǎn)品厚度方向溫度差異 造成彎矩第3頁，共60頁。Moldflow中CRIMS 模型修正殘余應(yīng)力模型計算以下數(shù)據(jù) 體積收縮 計算各方向的收縮 計算PVT曲線數(shù)據(jù)結(jié)晶 結(jié)晶動能計算 考慮結(jié)晶、體積收縮的影響 考慮冷卻速率的影響 高結(jié)晶度，更大的收縮第4頁，共60頁。 模具約束 在模具內(nèi)平面方向上收縮被約束 在模具中沿厚度方向收縮 當(dāng)零件

3、從模具上脫離，應(yīng)力繼續(xù)釋放 依賴于溫度分布 在模具中零件停留的時間分子取向 由凍結(jié)的過程中剪切應(yīng)力決定 須考慮應(yīng)力松弛 不同的水平方向和垂直方向上的收縮Moldflow中CRIMS 模型第5頁，共60頁。收縮計算的基本原則Orientation方向Mold restraint模具約束FixedFixedFreeFreeCrystallinity（結(jié)晶度）VolumeTempPressureCrystallinityVolumetric shrinkag體收縮FreeFreeFreeFree收縮計算第6頁，共60頁。翹曲產(chǎn)生的原因非均勻冷卻模具的一面與另一面溫度的差異而產(chǎn)生的翹曲 不均勻收縮 非

4、均勻收縮也稱為面收縮，是指各區(qū)域之間收縮的差異而產(chǎn)生的翹曲 取向效應(yīng) 取向效應(yīng)是指沿流向的收縮和垂向的收縮不同而產(chǎn)生的翹曲第7頁，共60頁。翹曲的產(chǎn)生不均勻的冷卻是由于在產(chǎn)品厚度方向收縮差異造成歸因于： 模具的溫度差異 (型芯和型腔) 在厚度方向上變化 熱屬性模具Frozen and ShrunkTensile Stress第8頁，共60頁。 不均勻的收縮產(chǎn)品各區(qū)域的收縮不均造成歸因于： 壁厚差異變化 澆口位置 冷卻管路設(shè)計/參數(shù) 工藝參數(shù)翹曲的產(chǎn)生第9頁，共60頁。 在產(chǎn)品中心的高收縮區(qū)域收縮在產(chǎn)品中心的低收縮區(qū)域收縮翹曲的產(chǎn)生澆口在中心的產(chǎn)品收縮影響第10頁，共60頁。取向效應(yīng)由流動和垂直

5、 與流動方向的收縮差異造成歸因于： 分子取向 玻纖取向 澆口位置 冷卻管路設(shè)計/參數(shù) 工藝參數(shù)翹曲的產(chǎn)生第11頁，共60頁。 水平方向上的高收縮澆口在中心的產(chǎn)品取向影響翹曲的產(chǎn)生垂直方向上的高收縮第12頁，共60頁。區(qū)域收縮對比取向效應(yīng)材料取向方向垂直方向上的收縮平行方向上的收縮區(qū)域A. 由于取向效應(yīng)而引起的收縮區(qū)域B.虛線區(qū)域收縮區(qū)域 A = 區(qū)域 B第13頁，共60頁。 翹曲分析過程針對不同的翹曲原因可優(yōu)化填充、冷卻、保壓來減少翹曲第14頁，共60頁。一、優(yōu)化填充 決定澆口位置 合理的工藝條件 優(yōu)化產(chǎn)品的填充，平衡流動，無過保壓，困氣等 優(yōu)化澆注系統(tǒng)，且平衡流道優(yōu)化填充、冷卻、保壓降低翹曲

6、變形第15頁，共60頁。當(dāng)脫模時，產(chǎn)品各處的溫差大于10C 以上，易引起較大的翹曲變形。PVT曲線 (壓力/體積/溫度)140 3成型材料：BASF:Ultramid B3GM35 Q641 GF15（PA6）冷卻水路設(shè)計不合理，產(chǎn)品得不到快速均勻的冷卻。由于取向效應(yīng)而引起的收縮在模具中零件停留的時間在產(chǎn)品厚度方向溫度差異基本壁厚：高度方向上翹曲變形量太大。高度方向上允許的最大翹曲變形量為1mm。產(chǎn)品靠近動模和定模區(qū)域溫差，最大相差43C。非均勻收縮也稱為面收縮，是指各區(qū)域之間收縮的差異而產(chǎn)生的翹曲二、優(yōu)化冷卻冷卻基本目標：使模具各部分的熱傳遞均勻，使模具的冷卻時間最短。三、優(yōu)化保壓優(yōu)化保壓，

7、使產(chǎn)品獲得均勻一致的體積收縮，減少翹曲保壓過程中，主要的過程是熱交換，通過冷卻分析結(jié)果輸入流動分析中更準確地建立產(chǎn)品與周圍區(qū)域的熱交換模型優(yōu)化填充、冷卻、保壓降低翹曲變形第16頁，共60頁。在流動分析中預(yù)測短玻璃纖維在模穴內(nèi)取向排布情況在塑料中添加纖維能夠增進它的強度和確保生產(chǎn)品質(zhì) 纖維取向分析第17頁，共60頁。計算所以纖維取向結(jié)果都在流動分析完成此外計算下面的結(jié)果平均纖維方向纖維取向張量可利用生動的輸出顯示纖維取向纖維取向性結(jié)果輸入到翹曲分析中是求解翹曲的重要關(guān)鍵之一機械性質(zhì)和纖維方向都計算在一層中模穴內(nèi)中的殘余應(yīng)力都計算在一層中纖維取向分析第18頁，共60頁。優(yōu)化保壓，使產(chǎn)品獲得均勻一致

8、的體積收縮，減少翹曲考慮冷卻速率的影響solid density 1.+ large channel diameterrecommend mold temperature 50 d高結(jié)晶度，更大的收縮計算各方向的收縮Show validation of CRIMS (2D graph showing how well CRIMS matches measured shrinkage compared to not corrected data冷卻基本目標：使模具各部分的熱傳遞均勻，使模具的冷卻時間最短。在模具內(nèi)，平面上的單元沒有收縮主要問題是翹曲變形量較大。產(chǎn)品最大變形量從減少至，圓周處和底部

9、都沒有變形。Packing pressure (MPa) Time (s)基于計算的熱和壓力引起的殘余應(yīng)力分布Packing pressure (MPa) Time (s)基本壁厚：absolute maximum melt temperature 270執(zhí)行纖維取向分析選擇有添加纖維的塑料假如有纖維材料要選擇纖維取向分析， 在成形條件設(shè)定的界面中纖維參數(shù)設(shè)定第19頁，共60頁。平均纖維,以動態(tài)形式顯示不同時間內(nèi)纖維取向性,0.5表示排向性是不規(guī)則的,1表示纖維配向直線排列在在保壓結(jié)束后,以動態(tài)形式顯示不同厚度纖維取向性纖維取向分析結(jié)果第20頁，共60頁。以XY曲線顯示出在不同厚度中纖維取向纖

10、維取向張量結(jié)果第21頁，共60頁。 運用Moldflow軟件，可以準確的找到引起翹曲的原因，并進行優(yōu)化設(shè)計，從而給出解決方案，降低產(chǎn)品翹曲變形，以達到產(chǎn)品設(shè)計要求。 Moldflow將產(chǎn)品的翹曲變形歸納為四個主要因素：1、 冷卻不均勻：冷卻水路設(shè)計不合理，使產(chǎn)品不能在最短的時間內(nèi)獲得均勻的冷卻。2、 收縮不均勻：產(chǎn)品各處收縮不一致，會引起翹曲變形。3、 纖維取向不均勻（含纖維材料）：當(dāng)纖維取向不均勻引起產(chǎn)品大的翹曲變形。4、 角落效應(yīng)：深盒狀產(chǎn)品，由于角落處熱量集中，收縮較大，帶來彎曲變形。 翹曲的解決方法實例第22頁，共60頁。一、冷卻不均勻引起的翹曲變形 冷卻水路設(shè)計不合理，產(chǎn)品得不到快速

11、均勻的冷卻。當(dāng)脫模時，產(chǎn)品各處的溫差大于10C 以上，易引起較大的翹曲變形。Hot SideCold SideTensile StressababWDDNON-UNIFORM HEAT REMOVALLARGELY UNIFORM HEAT REMOVALLarge spacing+ small spacing+ large channel diameter1. Part thickness 2mm 4mm10C第27頁，共60頁。產(chǎn)品Y方向上變形量:。變形主要原因是冷卻不均勻。優(yōu)化方案 第28頁，共60頁。二、收縮不均勻引起的翹曲變形 當(dāng)產(chǎn)品壁厚相差超過倍,或加強筋結(jié)構(gòu)不合理,或澆口數(shù)量和位

12、置不合理,或保壓曲線不合理,使得產(chǎn)品處部分收縮不均勻,就會引起較大的翹曲變形.第29頁，共60頁。產(chǎn)品信息:1、該產(chǎn)品為冰箱溫控板。2、產(chǎn)品尺寸： 59555.582mm高度方向上翹曲變形量太大。高度方向上允許的最大翹曲變形量為1mm。材料:PA 764 B (ABS), Chi Mei Corporation案例2:優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)第30頁，共60頁。原始方案這是初始產(chǎn)品設(shè)計，中間厚度，側(cè)壁厚度。此方案中，其X方向變形量為，明顯超標。第31頁，共60頁。優(yōu)化方案側(cè)壁厚度：優(yōu)化方案中,翹曲變形量由減小至,符合要求。第32頁，共60頁。案例3:更改成型材料該產(chǎn)品為飲水壺底座。主要問題是翹曲變形量超標

13、。產(chǎn)品尺寸： 25025031mm 基本壁厚：第33頁，共60頁。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頁，共60頁。原始方案：Z向變形Z向最大變形約2mm。1mm1mm1mm1mm1mm第35頁，共60頁。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優(yōu)化方案：材料特性PP RR93 : Samsun

16、gPVT PlotViscosity Plot第36頁，共60頁。優(yōu)化方案：Z向變形更改材料后，Z向變形從2mm減少至幾乎沒有，基本屬于自然收縮。第37頁，共60頁。案例4:優(yōu)化澆口位置該產(chǎn)品為汽車音響面板。主要問題是確定模具結(jié)構(gòu)，減小翹曲變形量。產(chǎn)品尺寸： 基本壁厚：成型材料： PC+ABS Bayblend T65 Bayer第38頁，共60頁。中間三點潛伏式進澆原始方案X向最大變形：第39頁，共60頁。原始方案Y向最大變形：Z向最大變形：第40頁，共60頁。優(yōu)化方案外圈四點潛伏式進澆X方向?qū)儆谧匀粌?nèi)縮第41頁，共60頁。優(yōu)化方案Y向最大變形：Z向最大變形：第42頁，共60頁。案例5:優(yōu)化

17、保壓曲線該產(chǎn)品為電池蓋。主要問題是優(yōu)化成型參數(shù)，減小翹曲變形量。產(chǎn)品尺寸： 基本壁厚：成型材料： PC Panlite MN-3700 Teijin Chemicals第43頁，共60頁。原始方案流道和冷卻系統(tǒng)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成型工藝參數(shù)第44頁，共60頁。原始方案: Z向變形Z向變形量： 。Z向變形最主要原因是收縮不均勻。第45頁，共60頁。優(yōu)化方案：優(yōu)化保壓曲線其它條件沒變。優(yōu)化保壓曲線：Packing pressure (MPa) Time (s) 90 0 90 3 0 2Packing pressure (MPa) Time (s) 140 0 140 3 0 2第46頁，共60頁。優(yōu)化方案: Z向變形Z向變形： 0.49mm-0.153mm.第47頁，共60頁。三、纖維取向不均勻引起的翹曲變形 含纖維的復(fù)合材料由于具有高的強度、彈性模量、剛度以及抗蠕變性能好等優(yōu)點，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。 Moldflow通過對含纖維材料的填充和保壓過程進行模擬計算，能夠可靠地預(yù)測纖維取向程度，預(yù)測纖維取向程度對翹曲變形的影響。 當(dāng)纖維取向不均勻引起產(chǎn)品較大的翹曲變形時，可通過優(yōu)化澆口位置和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，調(diào)整纖維的取向，減小變形量。第48頁，共60頁。案例6:優(yōu)化纖維取向該產(chǎn)品為螺旋