GE 通用公司 模流分析案例 注塑行業(yè)的超級文獻(xiàn)資料(塑膠)課件

模流分析(MoldFlow)：模流分析，就是利用現(xiàn)在的CAE軟件（Moldflow,C-Mold,Z-Mold等），對塑料件的注塑、保壓、冷卻以及翹曲等工藝過程進(jìn)行有限元模擬。有限元分析基本步驟：前處理：首先把通過有限元網(wǎng)格，把連續(xù)的零件離散化。用有限個容易分析的單元來描述復(fù)雜的對象，單元之間通過有限個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。有限元求解：根據(jù)用戶設(shè)定的邊界條件，通過流體力學(xué)、熱力學(xué)以及狀態(tài)方程等組成的線性方程組進(jìn)行求解。后處理：把有限元求解的數(shù)值結(jié)果通過等值線、云圖以及動畫等形象的方式顯示出來。提供分析報(bào)告：把有限分析結(jié)果按照客戶需求已報(bào)告的方式提供給客戶。由于有限元分析不可避免的存在一些誤差，需要在分析報(bào)告中對分析結(jié)果進(jìn)行評估。模流分析簡介1模流分析(MoldFlow)：有限元分析基本步驟：模流分析模具內(nèi)熔體的前端不斷前移來連接各節(jié)點(diǎn)。熔體不斷填充相鄰的節(jié)點(diǎn)，直到零件上所有的節(jié)點(diǎn)都被填充。熔體和模具接觸時會形成一個凝結(jié)層。FountainFlowRegionFrozenLayernodeselementsMoldflow的計(jì)算方式2模具內(nèi)熔體的前端不斷前移來連接各節(jié)點(diǎn)。FountainFroMoldflow中的前處理目前主流的模流分析軟件是Moldflow，該軟件只接受三角形單元以及四面體單元。高質(zhì)量的有限元網(wǎng)格是有限元分析精度的保障。對于注塑件，在Moldflow主要有以下三種網(wǎng)格劃分方式：中性面、雙面流、3D實(shí)體。單元數(shù)量大，運(yùn)算效率低零件上下表面上的網(wǎng)格要求一定的對應(yīng)關(guān)系，網(wǎng)格劃分要求高中性面抽取困難、分析精度低缺點(diǎn)計(jì)算精度高無需抽取中性面，后處理更具真實(shí)感網(wǎng)格少，分析速度快，計(jì)算效率高優(yōu)點(diǎn)直接在3D數(shù)模上進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分。抽取零件的表面做為模具的形芯形腔面，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分（三角形單元）抽取零件的中性面，然后在中性面上劃分網(wǎng)格（三角形單元）劃分方法3D實(shí)體雙面流中性面零件3Moldflow中的前處理單元數(shù)量大，運(yùn)算效率低零件上下表面網(wǎng)格質(zhì)量檢查：

1）不能存在自由邊界。

2）雙面流分析，上下表面的網(wǎng)格匹配率必須達(dá)到90%。3）三角形單元的邊長比：平均<3:1，最大<6:1。4）網(wǎng)格之間沒有交叉和重疊。5）網(wǎng)格的大小。自由邊界單元匹配Moldflow網(wǎng)格質(zhì)量檢查報(bào)告不好的有限元網(wǎng)格：1）影響計(jì)算精度。2）錯誤的計(jì)算結(jié)果。3）計(jì)算無法進(jìn)行。網(wǎng)格大小對計(jì)算精度的影響4網(wǎng)格質(zhì)量檢查：自由邊界單元匹配Moldflow網(wǎng)格質(zhì)量檢查報(bào)分析輸入——定義澆口類型側(cè)澆口（Gate）熱澆道(HotDrop)潛伏式澆口（Sub）直接澆口（Sprue）香蕉型(Cashew)閥式（Valve）GMPPCRequirementGateType定義澆口尺寸定義澆口數(shù)量定義澆口位置5分析輸入——定義澆口類型側(cè)澆口（Gate）熱澆道(HotD分析輸入——定義流道系統(tǒng)定義主流道以及分流道的尺寸在Moldflow中做出流道系統(tǒng)流道系統(tǒng)分析輸入——定義冷卻系統(tǒng)定義冷卻系統(tǒng)尺寸定義冷卻液類型在Moldflow中做出冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)6分析輸入——定義流道系統(tǒng)定義主流道以及分流道的尺寸流道系統(tǒng)分分析輸入——定義注塑參數(shù)7分析輸入——定義注塑參數(shù)7分析輸入——定義材料參數(shù)聲明：以下內(nèi)容是以DarrenMay的報(bào)告為基礎(chǔ)。8分析輸入——定義材料參數(shù)聲明：8填充分析----注射/保壓切換注射結(jié)束時的壓力分布圖注意：注射、保壓切換應(yīng)該在注射完成95%~99%之間。影響：如果注射量小于零件體積的95%，可導(dǎo)致保壓不足。即部分區(qū)域會因填充不足而出現(xiàn)縮印、缺料等缺陷。9填充分析----注射/保壓切換注射結(jié)束時的壓力分布圖注意：影填充分析----壓力分布兩端壓力分布不均勻，不好的填充方式兩端壓力分布均勻，好的填充方式注意：檢查模流末端的壓力分布情況：壓力分布最好平衡、對稱。檢查最大注塑壓力是否<10，000PSI(1PSI=6.8949KPA)。影響：不平衡的壓力分布可能會使制件材料收縮不一致，更高的殘余應(yīng)力，甚至可以導(dǎo)致部分區(qū)域的保壓不足或過保壓。10填充分析----壓力分布兩端壓力分布不均勻，不好的填充方式兩填充分析----熔體前端溫度注意：熔體前端溫度的變化應(yīng)該小于30F。影響：過高的溫度變化可以導(dǎo)致零件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的存在會導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲。11填充分析----熔體前端溫度注意：影響：11填充分析----澆口處的最大剪切率注意：最大剪切率不能超過材料的許可值。影響：如果注射時剪切率超過材料的最大剪切率，可以使材料在注射過程中發(fā)生降解，出現(xiàn)黑點(diǎn)、白斑等許多意想不到的缺陷。12填充分析----澆口處的最大剪切率注意：影響：12填充分析----零件剪切應(yīng)力注意：零件內(nèi)部的最大剪切應(yīng)力不應(yīng)該超過材料的許可值。影響：如果零件內(nèi)部的最大剪切應(yīng)力超過材料的許可值，可能導(dǎo)致一系列的表面缺陷。13填充分析----零件剪切應(yīng)力注意：影響：13填充分析——融接痕注意：融接痕的長度盡量短，數(shù)量盡量少。融接痕盡量不要在A面以及承載結(jié)構(gòu)上。水平的融接痕比垂直的融接痕好。融接痕要和融接溫度一起進(jìn)行評估。影響：融接痕可以導(dǎo)致表面缺陷。融接痕可能導(dǎo)致零件的強(qiáng)度降低。14填充分析——融接痕注意：影響：14填充分析——?dú)庋ㄗ⒁猓簹庋☉?yīng)該都分布在零件的邊界上。存在氣穴的位置應(yīng)該在模具上添加排氣槽。應(yīng)該避免在零件的A面上出現(xiàn)氣穴。影響：氣穴可能使制件沒有被完全填充，零件內(nèi)存在氣孔。氣穴可能導(dǎo)致燃燒，使零件上出現(xiàn)燒焦的現(xiàn)象。15填充分析——?dú)庋ㄗ⒁猓河绊懀?5保壓分析——保壓壓力注射壓力（>=80%*保壓壓力）整個注塑過程的壓力分布圖保壓壓力注意：注射壓力>=80%*保壓壓力。影響：過低的保壓壓力可能是零件無法打滿。16保壓分析——保壓壓力注射壓力（>=80%*保壓壓力）整個注塑保壓分析——噴嘴處的壓力分布注射壓力峰值注射/保壓切換壓力值注意：注射壓力峰值最好和注射/保壓切換時的壓力值相等。影響：注射壓力峰值最好和注射/保壓切換時的壓力值的不平衡就意味著注射過程的不平衡。零件內(nèi)部可能會因此而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。17保壓分析——噴嘴處的壓力分布注射壓力峰值注射/保壓切換壓力值保壓分析——保壓時間保壓時間注意：保壓時間應(yīng)該大于澆口100%冷卻的時間。影響：如果保壓時間小于澆口100%冷卻時間，可能會導(dǎo)致零件保壓不足，出現(xiàn)表面缺陷。如果在澆口100%冷卻后仍然繼續(xù)進(jìn)行保壓。此時的保壓不會對零件產(chǎn)生任何影響，只會浪費(fèi)工時，增加成本。18保壓分析——保壓時間保壓時間注意：影響：18保壓分析——鎖模力注意：最大鎖模力不應(yīng)該超過用于生產(chǎn)該零件的注塑機(jī)的最大鎖模力。影響：最大鎖模力如果超過用于生產(chǎn)該零件的注塑機(jī)的最大鎖模力，可能在零件上產(chǎn)生飛邊。最大鎖模力19保壓分析——鎖模力注意：影響：最大鎖模力19保壓分析——體積收縮注意：制件收縮率的目標(biāo)值應(yīng)該是模具收縮率的3倍。影響：如果制件收縮率大于模具收縮率的3倍，零件可能會出現(xiàn)意想不到的翹曲。需要進(jìn)行專門的翹曲分析。20保壓分析——體積收縮注意：影響：20保壓分析——縮印深度注意：縮印的目標(biāo)深度為0.1mm。影響：如果縮印的深度大于0.1mm，在非皮紋面上將會出現(xiàn)可見的縮印。21保壓分析——縮印深度注意：影響：21冷卻分析——冷卻液流速注意：供應(yīng)商的設(shè)備必須能過滿足所需的冷卻液流速。各回路中的最大流速不應(yīng)該大于平均流速的5倍。影響：如果供應(yīng)商的設(shè)備達(dá)不到所需的流速要求，可能使零件不能充分冷卻。如果回路中的最大流速大于平均流速的5倍，實(shí)際的冷卻效果將和計(jì)算分析結(jié)果差異較大，會對冷卻造成意想不到的影響。22冷卻分析——冷卻液流速注意：影響：22冷卻分析——模溫變化范圍注意：模溫的變化范圍應(yīng)該小于30F。模溫應(yīng)該在設(shè)定值附近。形芯模溫圖影響：模溫的變化范圍大于30F會在制件內(nèi)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲。23冷卻分析——模溫變化范圍注意：形芯模溫圖影響：23冷卻分析——上下模模溫差注意：上下模模溫之差不應(yīng)該超過20F。影響：如果上下模模溫之差超過20F可能會使零件發(fā)生翹曲。24冷卻分析——上下模模溫差注意：影響：24冷卻分析——冷卻液溫度注意：冷卻液的溫度變化應(yīng)該小于5F。影響：冷卻液的溫度變化過大意味著流道設(shè)計(jì)或流動參數(shù)設(shè)置存在問題，從而導(dǎo)致制件的熱傳遞存在問題。25冷卻分析——冷卻液溫度注意：影響：25冷卻分析——冷卻液雷諾數(shù)注意：為了保證冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生湍流，最小雷諾數(shù)應(yīng)該大于10,000。影響：當(dāng)雷諾數(shù)低于10000時,就不能確保冷卻液的流動狀態(tài)為湍流。而如果達(dá)不到湍流的要求,系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)效率就會下降。

26冷卻分析——冷卻液雷諾數(shù)注意：影響：26翹曲分析——X方向變形注意：影響制件收縮的主要因素因該是由材料的收縮引起的，而不應(yīng)該是由冷卻不充分、分子取向等因素造成的。制件變形分析Moldflow中的翹曲分析影響：過大的變形可能導(dǎo)致制件不能滿足尺寸要求。27翹曲分析——X方向變形注意：制件變形分析Moldflow中的注意：影響制件收縮的主要因素因該是由材料的收縮引起的，而不應(yīng)該是由冷卻不充分、分子取向等因素造成的。影響：過大的變形可能導(dǎo)致制件不能滿足尺寸要求。翹曲分析——Y方向變形28注意：影響：翹曲分析——Y方向變形28注意:影響制件收縮的主要因素因該是由材料的收縮引起的，而不應(yīng)該是由冷卻不充分、分子取向等因素造成的。影響：過大的變形可能導(dǎo)致制件不能滿足尺寸要求。翹曲分析——Z方向變形29注意:影響：翹曲分析——Z方向變形29GMNAPPCCheckListThankYou!30GMNAPPCCheckListThankYou!3演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！模流分析(MoldFlow)：模流分析，就是利用現(xiàn)在的CAE軟件（Moldflow,C-Mold,Z-Mold等），對塑料件的注塑、保壓、冷卻以及翹曲等工藝過程進(jìn)行有限元模擬。有限元分析基本步驟：前處理：首先把通過有限元網(wǎng)格，把連續(xù)的零件離散化。用有限個容易分析的單元來描述復(fù)雜的對象，單元之間通過有限個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。有限元求解：根據(jù)用戶設(shè)定的邊界條件，通過流體力學(xué)、熱力學(xué)以及狀態(tài)方程等組成的線性方程組進(jìn)行求解。后處理：把有限元求解的數(shù)值結(jié)果通過等值線、云圖以及動畫等形象的方式顯示出來。提供分析報(bào)告：把有限分析結(jié)果按照客戶需求已報(bào)告的方式提供給客戶。由于有限元分析不可避免的存在一些誤差，需要在分析報(bào)告中對分析結(jié)果進(jìn)行評估。模流分析簡介32模流分析(MoldFlow)：有限元分析基本步驟：模流分析模具內(nèi)熔體的前端不斷前移來連接各節(jié)點(diǎn)。熔體不斷填充相鄰的節(jié)點(diǎn)，直到零件上所有的節(jié)點(diǎn)都被填充。熔體和模具接觸時會形成一個凝結(jié)層。FountainFlowRegionFrozenLayernodeselementsMoldflow的計(jì)算方式33模具內(nèi)熔體的前端不斷前移來連接各節(jié)點(diǎn)。FountainFroMoldflow中的前處理目前主流的模流分析軟件是Moldflow，該軟件只接受三角形單元以及四面體單元。高質(zhì)量的有限元網(wǎng)格是有限元分析精度的保障。對于注塑件，在Moldflow主要有以下三種網(wǎng)格劃分方式：中性面、雙面流、3D實(shí)體。單元數(shù)量大，運(yùn)算效率低零件上下表面上的網(wǎng)格要求一定的對應(yīng)關(guān)系，網(wǎng)格劃分要求高中性面抽取困難、分析精度低缺點(diǎn)計(jì)算精度高無需抽取中性面，后處理更具真實(shí)感網(wǎng)格少，分析速度快，計(jì)算效率高優(yōu)點(diǎn)直接在3D數(shù)模上進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分。抽取零件的表面做為模具的形芯形腔面，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分（三角形單元）抽取零件的中性面，然后在中性面上劃分網(wǎng)格（三角形單元）劃分方法3D實(shí)體雙面流中性面零件34Moldflow中的前處理單元數(shù)量大，運(yùn)算效率低零件上下表面網(wǎng)格質(zhì)量檢查：

1）不能存在自由邊界。

2）雙面流分析，上下表面的網(wǎng)格匹配率必須達(dá)到90%。3）三角形單元的邊長比：平均<3:1，最大<6:1。4）網(wǎng)格之間沒有交叉和重疊。5）網(wǎng)格的大小。自由邊界單元匹配Moldflow網(wǎng)格質(zhì)量檢查報(bào)告不好的有限元網(wǎng)格：1）影響計(jì)算精度。2）錯誤的計(jì)算結(jié)果。3）計(jì)算無法進(jìn)行。網(wǎng)格大小對計(jì)算精度的影響35網(wǎng)格質(zhì)量檢查：自由邊界單元匹配Moldflow網(wǎng)格質(zhì)量檢查報(bào)分析輸入——定義澆口類型側(cè)澆口（Gate）熱澆道(HotDrop)潛伏式澆口（Sub）直接澆口（Sprue）香蕉型(Cashew)閥式（Valve）GMPPCRequirementGateType定義澆口尺寸定義澆口數(shù)量定義澆口位置36分析輸入——定義澆口類型側(cè)澆口（Gate）熱澆道(HotD分析輸入——定義流道系統(tǒng)定義主流道以及分流道的尺寸在Moldflow中做出流道系統(tǒng)流道系統(tǒng)分析輸入——定義冷卻系統(tǒng)定義冷卻系統(tǒng)尺寸定義冷卻液類型在Moldflow中做出冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)37分析輸入——定義流道系統(tǒng)定義主流道以及分流道的尺寸流道系統(tǒng)分分析輸入——定義注塑參數(shù)38分析輸入——定義注塑參數(shù)7分析輸入——定義材料參數(shù)聲明：以下內(nèi)容是以DarrenMay的報(bào)告為基礎(chǔ)。39分析輸入——定義材料參數(shù)聲明：8填充分析----注射/保壓切換注射結(jié)束時的壓力分布圖注意：注射、保壓切換應(yīng)該在注射完成95%~99%之間。影響：如果注射量小于零件體積的95%，可導(dǎo)致保壓不足。即部分區(qū)域會因填充不足而出現(xiàn)縮印、缺料等缺陷。40填充分析----注射/保壓切換注射結(jié)束時的壓力分布圖注意：影填充分析----壓力分布兩端壓力分布不均勻，不好的填充方式兩端壓力分布均勻，好的填充方式注意：檢查模流末端的壓力分布情況：壓力分布最好平衡、對稱。檢查最大注塑壓力是否<10，000PSI(1PSI=6.8949KPA)。影響：不平衡的壓力分布可能會使制件材料收縮不一致，更高的殘余應(yīng)力，甚至可以導(dǎo)致部分區(qū)域的保壓不足或過保壓。41填充分析----壓力分布兩端壓力分布不均勻，不好的填充方式兩填充分析----熔體前端溫度注意：熔體前端溫度的變化應(yīng)該小于30F。影響：過高的溫度變化可以導(dǎo)致零件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力的存在會導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲。42填充分析----熔體前端溫度注意：影響：11填充分析----澆口處的最大剪切率注意：最大剪切率不能超過材料的許可值。影響：如果注射時剪切率超過材料的最大剪切率，可以使材料在注射過程中發(fā)生降解，出現(xiàn)黑點(diǎn)、白斑等許多意想不到的缺陷。43填充分析----澆口處的最大剪切率注意：影響：12填充分析----零件剪切應(yīng)力注意：零件內(nèi)部的最大剪切應(yīng)力不應(yīng)該超過材料的許可值。影響：如果零件內(nèi)部的最大剪切應(yīng)力超過材料的許可值，可能導(dǎo)致一系列的表面缺陷。44填充分析----零件剪切應(yīng)力注意：影響：13填充分析——融接痕注意：融接痕的長度盡量短，數(shù)量盡量少。融接痕盡量不要在A面以及承載結(jié)構(gòu)上。水平的融接痕比垂直的融接痕好。融接痕要和融接溫度一起進(jìn)行評估。影響：融接痕可以導(dǎo)致表面缺陷。融接痕可能導(dǎo)致零件的強(qiáng)度降低。45填充分析——融接痕注意：影響：14填充分析——?dú)庋ㄗ⒁猓簹庋☉?yīng)該都分布在零件的邊界上。存在氣穴的位置應(yīng)該在模具上添加排氣槽。應(yīng)該避免在零件的A面上出現(xiàn)氣穴。影響：氣穴可能使制件沒有被完全填充，零件內(nèi)存在氣孔。氣穴可能導(dǎo)致燃燒，使零件上出現(xiàn)燒焦的現(xiàn)象。46填充分析——?dú)庋ㄗ⒁猓河绊懀?5保壓分析——保壓壓力注射壓力（>=80%*保壓壓力）整個注塑過程的壓力分布圖保壓壓力注意：注射壓力>=80%*保壓壓力。影響：過低的保壓壓力可能是零件無法打滿。47保壓分析——保壓壓力注射壓力（>=80%*保壓壓力）整個注塑保壓分析——噴嘴處的壓力分布注射壓力峰值注射/保壓切換壓力值注意：注射壓力峰值最好和注射/保壓切換時的壓力值相等。影響：注射壓力峰值最好和注射/保壓切換時的壓力值的不平衡就意味著注射過程的不平衡。零件內(nèi)部可能會因此而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。48保壓分析——噴嘴處的壓力分布注射壓力峰值注射/保壓切換壓力值保壓分析——保壓時間保壓時間注意：保壓時間應(yīng)該大于澆口100%冷卻的時間。影響：如果保壓時間小于澆口100%冷卻時間，可能會導(dǎo)致零件保壓不足，出現(xiàn)表面缺陷。如果在澆口100%冷卻后仍然繼續(xù)進(jìn)行保壓。此時的保壓不會對零件產(chǎn)生任何影響，只會浪費(fèi)工時，增加成本。49保壓分析——保壓時間保壓時間注意：影響：18保壓分析——鎖模力注意：最大鎖模力不應(yīng)該超過用于生產(chǎn)該零件的注塑機(jī)的最大鎖模力。影響：最大鎖模力如果超過用于生產(chǎn)該零件的注塑機(jī)的最大鎖模力，可能在零件上產(chǎn)生飛邊。最大鎖模力50保壓分析——鎖模力注意：影響：最大鎖模力19保壓分析——體積收縮注意：制件收縮率的目標(biāo)值應(yīng)該是模具收縮率的3倍。影響：如果制件收縮率大于模具收縮率的3倍，零件可能會出現(xiàn)意想不到的翹曲。需要進(jìn)行專門的翹曲分析。51保壓分析——體積收縮注意：影響：20保壓分析——縮印深度注意：縮印的目標(biāo)深度為0.1mm。影響：如果縮印的深度大于0.1mm，在非皮紋面上將會出現(xiàn)可見的縮印。52保壓分析——縮印深度注意：影響：21冷卻分析——冷卻液流速注意：供應(yīng)商的設(shè)備必須能過滿足所需的冷卻液流速。各回路中的最大流速不應(yīng)該大于平均流速的5倍。影響：如果供應(yīng)商的設(shè)備達(dá)不到所需的流速要求，可能使零件不能充分冷卻。如果回路中的最大流速大于平均流速的5倍，實(shí)際的冷卻效果將和計(jì)算分析結(jié)果差異較大，會對冷卻造成意想不到的影響。53冷卻分析——冷卻液流速注意：影響：22冷卻分析——模溫變化范圍注意：模溫的變化范圍應(yīng)該小于30F