Moldflow模流分析基礎(chǔ)教程 課件 第9章

第9章保壓分析9.1保壓分析概述保壓的目的是減少體積收縮并獲取收縮的均衡，以減少塑料制品在成型后的翹曲量。通?？拷鼭部诘膮^(qū)域補(bǔ)縮更充分，因此收縮量小，而遠(yuǎn)離澆口的區(qū)域則收縮量大。體積收縮的均勻性又明顯影響翹曲量。因而若不經(jīng)保壓優(yōu)化，整個(gè)產(chǎn)品體積收縮量通常不均衡，容易導(dǎo)致產(chǎn)品翹曲嚴(yán)重。Moldflow必須在填充分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行“填充+保壓”分析?！疤畛?保壓”分析用來模擬塑料熔體從注射點(diǎn)進(jìn)入模具型腔開始，直到充滿整個(gè)型腔的流動(dòng)過程。而保壓優(yōu)化則是通過調(diào)整保壓曲線，使得產(chǎn)品各處在其凝固時(shí)的壓力相近，以獲得較低和均衡的體積收縮量，從而獲得完整致密且平整的塑料制品。9.2保壓分析方法9.2.1保壓分析流程9.2保壓分析方法9.2.2保壓分析工藝條件的設(shè)置%填充壓力與時(shí)間”選項(xiàng)，以填充壓力的百分比與時(shí)間的函數(shù)形式控制塑料熔體在保壓階段的填充行為?！氨簤毫εc時(shí)間”選項(xiàng)，以保壓壓力與時(shí)間的函數(shù)形式控制成型周期的保壓階段?！?最大注塑機(jī)壓力與時(shí)間”選項(xiàng)，以最大注射機(jī)壓力的百分比與時(shí)間的函數(shù)形式控制成型周期的保壓階段。9.2.2保壓分析工藝條件的設(shè)置

保壓壓力通常取填充壓力的20%～100%，默認(rèn)值為80%，但當(dāng)塑料制品的壁厚超過3mm時(shí)，建議適當(dāng)增大百分比設(shè)定保壓時(shí)間時(shí)應(yīng)注意：①確保施加保壓壓力時(shí)澆口尚未凍結(jié)，否則保壓無效。②第一次進(jìn)行保壓分析時(shí)應(yīng)設(shè)定一個(gè)相對較長的保壓時(shí)間，以確保保壓結(jié)束時(shí)澆口已經(jīng)凍結(jié)。因?yàn)楸簳r(shí)間長最多影響澆注系統(tǒng)的收縮值，對產(chǎn)品基本沒有影響，如果在第一次保壓分析所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)澆口未冷卻，則需增加保壓時(shí)間并重新分析。③查詢澆口凍結(jié)時(shí)間，并在之后分析中，縮短保壓時(shí)間到澆口凍結(jié)的時(shí)間。9.2.2保壓分析工藝條件的設(shè)置保壓曲線類型方形保壓曲線分段式保壓曲線曲線式保壓曲線【例9-1】保壓分析實(shí)例1）打開工程，復(fù)制并打開方案。雙擊打開第9章/源文件/dustpan/dustpan.mpi的工程文件。復(fù)制方案“dustpan_c1”，并重命名為“coveringpacking1”，雙擊進(jìn)入。2）設(shè)置分析序列為“填充+保壓”3）進(jìn)行工藝設(shè)置。4）運(yùn)行填充+保壓分析。5）保存工程。9.3保壓分析的結(jié)果評價(jià)1．頂出時(shí)的體積收縮率頂出時(shí)的體積收縮率應(yīng)盡可能小而分布均勻。通常要求頂出時(shí)的體積收縮率小于經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，如：PP—6%、ABS—3%、POM—6%、PC+ABS—4%、PMMA—4%、PA6—6%。通常要求制品主體區(qū)域的體積收縮率均勻，差異值盡量控制在2%內(nèi)。體積收縮率分布范圍太廣時(shí)，應(yīng)優(yōu)化保壓曲線2．凍結(jié)層因子若保壓結(jié)束，澆口處仍未完全凍結(jié)，則需延長保壓時(shí)間重新分析。若近澆口比遠(yuǎn)澆口凍結(jié)早，則遠(yuǎn)離澆口位置的補(bǔ)縮通道被切斷，使得填充末端區(qū)域無法充分補(bǔ)縮而產(chǎn)生大的收縮，通常需要改變澆口位置或增加澆口數(shù)量。9.3保壓分析的結(jié)果評價(jià)3．壓力壓力曲線形狀越接近，曲線頂部高度較接近，且衰減速度越快，效果越好。曲線頂部如果高度差比較大，說明流動(dòng)路徑過長導(dǎo)致澆口到各處的保壓壓力衰減比較嚴(yán)重，應(yīng)調(diào)整澆口位置或者增加澆口數(shù)量。填充結(jié)束時(shí)，每個(gè)流動(dòng)路徑末端的壓力應(yīng)為零。9.3保壓分析的結(jié)果評價(jià)4．保持壓力保持壓力結(jié)果顯示在保壓階段（從填充結(jié)束開始）計(jì)算出的各區(qū)域的最大保壓壓力，最大壓力可能出現(xiàn)在保壓階段中的不同時(shí)間點(diǎn)。通常要求型腔內(nèi)保持壓力差異應(yīng)不超過25Mpa。5．縮痕指數(shù)縮痕指數(shù)反映塑料制品上產(chǎn)生縮痕的相對可能性，縮痕指數(shù)值越大表示潛在的收縮可能性越高。9.4保壓分析的優(yōu)化方法9.4.1保壓分析優(yōu)化步驟（1）根據(jù)分析結(jié)果，優(yōu)化保壓曲線，并運(yùn)行保壓分析。（2）對比分析結(jié)果。（3）判斷保壓結(jié)果是否滿足收縮要求，如不滿足，則需綜合前述保壓分析結(jié)果對體積收縮率的影響趨勢，確定保壓優(yōu)化方案，并運(yùn)行保壓分析，直至滿足收縮要求，保壓分析結(jié)束。9.4.2優(yōu)化保壓曲線的方法1．保壓曲線的初次優(yōu)化1）確定三個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)恒壓開始時(shí)間。體積/壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)是填充和保壓階段的分界點(diǎn)，因此是恒壓保壓開始的時(shí)間。根據(jù)分析日志可查得該時(shí)間。恒壓結(jié)束時(shí)間。根據(jù)填充路徑，查詢填充末端處的壓力曲線，將該處壓力峰值時(shí)刻與歸零時(shí)刻的中間值定義為恒壓結(jié)束時(shí)間，也即壓力開始衰減的時(shí)間。保壓結(jié)束時(shí)間。保壓結(jié)束時(shí)間同時(shí)也是衰減段結(jié)束的時(shí)間。在澆口凍結(jié)后，繼續(xù)保壓對于減少型腔收縮已無效果，因此以澆口凍結(jié)時(shí)間為保壓結(jié)束時(shí)間。2）確定恒壓段和衰減段的持續(xù)時(shí)間恒壓段持續(xù)時(shí)間：用填充末端處的壓力曲線的峰值時(shí)刻與歸零時(shí)刻的中間值減去體積/壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)間點(diǎn)。衰減段持續(xù)時(shí)間：用澆口凍結(jié)時(shí)間減去體積/壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)間和恒壓段持續(xù)時(shí)間【例9-2】初次保壓優(yōu)化實(shí)例1）打開工程，復(fù)制并打開方案。找到【例9-1】所保存的工程文件并雙擊打開。復(fù)制方案“coveringpacking1”，并將新方案重命名為“coveringpacking2”，雙擊進(jìn)入該方案。2）確定關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)。a）確定體積/壓力轉(zhuǎn)換時(shí)間點(diǎn)?！纠?-2】初次保壓優(yōu)化實(shí)例b）根據(jù)填充末端處的壓力曲線計(jì)算恒壓結(jié)束時(shí)間。檢查得填充末端位置處壓力峰值時(shí)刻與歸零時(shí)刻分別約為4.5s和11.3s，計(jì)算得其中間值為7.9s，以此作為恒壓結(jié)束時(shí)間。c）確定保壓結(jié)束時(shí)間。澆口凍結(jié)時(shí)間約為26.8s，以此作為保壓結(jié)束時(shí)間。3）確定恒壓段和衰減段的持續(xù)時(shí)間a）確定恒壓段持續(xù)時(shí)間。恒壓結(jié)束時(shí)間和恒壓開始時(shí)間分別為7.9s和1.8s，因此恒壓段持續(xù)時(shí)間為6.1s。b）確定衰減段持續(xù)時(shí)間。保壓結(jié)束時(shí)間、體積/壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)間和恒壓段持續(xù)時(shí)間分別為26.8s、1.8s和6.1s，因此衰減段持續(xù)時(shí)間為26.8s-1.8s-6.1s=18.9s。【例9-2】初次保壓優(yōu)化實(shí)例4）設(shè)置壓力曲線，并再次進(jìn)行保壓分析。a）查詢保壓壓力。查找分析日志，獲得保壓壓力為38.76MPa，以此作為恒壓段保壓壓力。b）設(shè)置曲線c）雙擊方案任務(wù)窗口中的“分析”選項(xiàng)即可運(yùn)行分析【例9-2】初次保壓優(yōu)化實(shí)例5）對比分析結(jié)果，評價(jià)優(yōu)化效果。a）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖，體積收縮率的最大值仍分布在填充末端位置。型腔內(nèi)塑料制品的體積收縮率的分布范圍為1.8%~6.8%，與優(yōu)化前相比，明顯縮小。表明保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。但整體體積收縮率分布范圍仍然偏大，需進(jìn)一步優(yōu)化保壓曲線。b）新建“壓力：XY圖”結(jié)果。型腔各處的壓力曲線形狀更趨于一致，近澆口區(qū)域的壓力曲線不再呈“M”型，但壓力衰減仍然遲于填充末端區(qū)域，因此需進(jìn)一步保壓優(yōu)化，加快近澆口區(qū)域的卸壓速度。2.保壓曲線的進(jìn)一步優(yōu)化需要根據(jù)初次保壓優(yōu)化分析結(jié)果分析優(yōu)化策略：（1）通常采用調(diào)整恒壓時(shí)間和保壓壓力的方法調(diào)整填充末端區(qū)域收縮率。若填充末端的體積收縮率過大，通常需增加保壓壓力或加長恒壓時(shí)間，以減少體積收縮量；反之應(yīng)縮短恒壓時(shí)間。（2）通常采用改變保壓壓力的衰減速率的方法調(diào)整近澆口區(qū)域收縮率。若近澆口處存在過保壓，通?？杉涌靿毫λp速度；反之減緩壓力衰減速度。（3）通常采用分步衰減的方式調(diào)整中間區(qū)域的收縮率。先快后慢的分段衰減方式可適當(dāng)增加中間區(qū)域的體積收縮量；先慢后快的分段衰減方式可適當(dāng)減少中間區(qū)域的體積收縮量?！緦?shí)例9-3】再次保壓優(yōu)化實(shí)例1）第二次保壓分析。a）打開【實(shí)例9-2】所保存的工程文件。復(fù)制方案“coveringpacking2”，并重命名為“coveringpacking3”，雙擊進(jìn)入。b）優(yōu)化保壓曲線，并再次進(jìn)行保壓分析。加大恒壓保壓壓力和恒壓保壓時(shí)間?！緦?shí)例9-3】再次保壓優(yōu)化實(shí)例c）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖，型腔內(nèi)塑料制品的體積收縮率的分布范圍為1.6~6.2%，收縮率分布范圍明顯縮小。表明第二次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值分布在填充末端位置和近澆口位置，但增大恒壓壓力后，末端體積收縮率有明顯減小，可在不超過注射機(jī)鎖模力的前提下，進(jìn)一步提高恒壓壓力，觀察流動(dòng)末端的體積收縮率變化。d）新建“壓力：XY圖”結(jié)果，并沿流動(dòng)路徑選點(diǎn)。型腔各處的壓力曲線形狀更相似，但把柄處的壓力衰減仍然遲于填充末端區(qū)域，需要進(jìn)一步保壓優(yōu)化，加快近澆口區(qū)域的卸壓速度。e）保存工程方案?！緦?shí)例9-3】再次保壓優(yōu)化實(shí)例2）第三次保壓分析a）復(fù)制方案“coveringpacking3”，命名為“coveringpacking4”，雙擊進(jìn)入。b）優(yōu)化保壓曲線，并再次進(jìn)行保壓分析。將恒壓保壓壓力增大至50MPa，并將衰減階段改為分步衰減。運(yùn)行分析?！緦?shí)例9-3】再次保壓優(yōu)化實(shí)例c）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖，型腔內(nèi)塑料制品的體積收縮率的分布范圍進(jìn)一步縮小。表明第二次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值分布在填充末端位置和近澆口位置，但增大恒壓壓力后，末端體積收縮率有明顯減小。d）新建“壓力：XY圖”結(jié)果，型腔各處的壓力曲線形狀更相似，但把柄處的壓力衰減速度仍然遲于填充末端區(qū)域。e）保存工程方案?！緦?shí)例9-3】再次保壓優(yōu)化實(shí)例2）第四次保壓分析。a）復(fù)制方案“coveringpacking4”，重命名為“coveringpacking5”，雙擊進(jìn)入。b）優(yōu)化保壓曲線。將恒壓保壓壓力增大至52MPa，并將衰減階段改為先快后慢的分步衰減。運(yùn)行分析?！緦?shí)例9-3】再次保壓優(yōu)化實(shí)例c）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖。型腔內(nèi)塑料制品的體積收縮率范圍相比增大。但收縮率最大的位置集中在位于把柄末端的澆口處，此處剛度較好，且并非工作位置，對制品的總體質(zhì)量和使用性能影響相對較小。而簸箕比較重要的主體位置，體積收縮率分布在1.5~5.0%范圍內(nèi)，制件總體質(zhì)量相對較好。d）新建“壓力：XY圖”結(jié)果，型腔各處的壓力曲線形狀更相似，衰減更快，近澆口區(qū)域的壓力衰減速度與其余位置相似，不存在過保壓的情況。e）保存工程方案9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟1打開工程，復(fù)制并打開方案。第9章/源文件/packing/packing_Optimization.mpi的工程文件。復(fù)制方案“SCFill(filling)”，重命名為“SCFill(packing1)”，雙擊進(jìn)入。步驟2初次保壓分析。a）設(shè)置分析序列為“填充+保壓”b）進(jìn)行工藝設(shè)置。

c）運(yùn)行填充+保壓分析。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟3查看初次保壓分析結(jié)果，分析保壓優(yōu)化策略。a）體積收縮率主體部分的收縮率分布在6.4%以內(nèi)。沿填充路徑取點(diǎn)繪制頂出時(shí)的體積收縮率的路徑圖，塑件的收縮率沿填充路徑增大，且沿填充路徑的體積收縮率的差值約6.4%，超過了2%。即近澆口區(qū)域由于補(bǔ)縮比較充分因而收縮率較小，而填充末端區(qū)域保壓不夠充分，收縮率較大。且最大收縮率超過了PP的經(jīng)驗(yàn)收縮率6%。塑料制品的局部體積收縮率過大，且體積收縮率分布范圍太廣，應(yīng)優(yōu)化保壓曲線。9.5保壓分析綜合實(shí)例b）凍結(jié)層因子。整個(gè)冷卻過程中，型腔內(nèi)熔體的凍結(jié)順序?yàn)橛蛇h(yuǎn)離澆口處向近澆口處依次凍結(jié)，補(bǔ)縮通道暢通。至17.4s時(shí)澆口處完全凍結(jié)，對應(yīng)的凍結(jié)層因子為1。c）壓力XY圖。新建“壓力：XY圖”結(jié)果，近澆口處與遠(yuǎn)離澆口處各點(diǎn)的壓力曲線形狀存在差異。尤其是近澆口處壓力始終無法降為0MPa，因此對應(yīng)位置始終存在殘余壓力，需要進(jìn)行保壓優(yōu)化。9.5保壓分析綜合實(shí)例d）保持壓力。保持壓力最大值出現(xiàn)在流道部分，型腔部分的保持壓力分布在約23~39MPa范圍內(nèi)，差值小于25MPa，滿足要求。e）縮痕指數(shù)。塑料制品主體部分的縮痕指數(shù)較小，但在填充末端區(qū)域的卡勾處出現(xiàn)了局部縮痕指數(shù)較大的情況，但最大值在1%以內(nèi)，有一定的發(fā)生縮痕的可能性。f）分析保壓優(yōu)化策略。恒壓式保壓曲線通常容易造成流程末端補(bǔ)縮不足而近澆口區(qū)域過保壓的情況，且體積收縮率分布范圍較廣，應(yīng)將增加衰減段，將保壓曲線優(yōu)化為曲線式保壓曲線。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟4

第一次保壓優(yōu)化分析。a）復(fù)制方案“SCFill(packing1)”，重命名為“SCFill(packing2)”，雙擊進(jìn)入。b）確定關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)。查找初次保壓分析的分析日志，獲得發(fā)生體積/壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)刻約是1.4s，以此作為恒壓開始時(shí)間；新建“壓力：XY圖”結(jié)果，選取填充末端位置的點(diǎn)，獲得壓力曲線，檢查得到壓力峰值時(shí)刻與歸零時(shí)刻分別約為2.1s和5.9s，計(jì)算得其中間值為4s，以此作為恒壓結(jié)束時(shí)間；澆口凍結(jié)時(shí)間約為17.4s，以此作為保壓結(jié)束時(shí)間。9.5保壓分析綜合實(shí)例c）確定恒壓段和衰減段的持續(xù)時(shí)間。恒壓結(jié)束時(shí)間和恒壓開始時(shí)間分別為4s和1.4s，因此恒壓段持續(xù)時(shí)間為2.6s；保壓結(jié)束時(shí)間、體積/壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)間和恒壓段持續(xù)時(shí)間分別為17.4s、1.4s和2.6s，衰減段持續(xù)時(shí)間為17.4s-1.4s-2.6s=13.4s。d）查詢保壓壓力。查找初次保壓分析的分析日志，獲得保壓壓力約為44MPa，以此作為恒壓段保壓的保壓壓力。e）設(shè)置保壓壓力曲線。f）運(yùn)行分析。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟5

評價(jià)第一次優(yōu)化分析結(jié)果，分析保壓優(yōu)化策略。a）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖，塑料制品的體積收縮率依然沿流程由近至遠(yuǎn)依次升高，主體部分的體積收縮率分布范圍變化不大。b）新建“壓力：XY圖”結(jié)果，型腔各處的壓力曲線形狀更趨于一致，且近澆口區(qū)域的壓力曲線在保壓結(jié)束前順利降至0MPa，但壓力衰減速度仍然遲于填充末端區(qū)域，因此需要進(jìn)一步保壓優(yōu)化，加快近澆口區(qū)域的卸壓速度。c）縮痕指數(shù)陰影圖，填充末端區(qū)域的卡勾處的縮痕指數(shù)依然較大，未有明顯改善。d）分析保壓優(yōu)化策略。為加快近澆口區(qū)域的卸壓速度，使制品的體積收縮率更均勻，將保壓曲線優(yōu)化為先快后慢的分段式衰減的曲線式保壓曲線。e）保存工程。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟6

第二次保壓優(yōu)化分析。a）復(fù)制“SCFill(packing2)”，重命名為“SCFill(packing3)”，雙擊進(jìn)入。b）優(yōu)化保壓曲線。檢查料流末端位置的壓力曲線，在約4.9s時(shí)該處壓力降為5MPa。以此為參考，保壓曲線，即保持恒壓段時(shí)間長度不變，快速衰減階段的時(shí)間長度為4.9s-2.6s=2.3s，慢速衰減階段的時(shí)間長度為13.4-2.3=11.1s。。c）運(yùn)行分析。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟7

評價(jià)第二次優(yōu)化分析結(jié)果，分析保壓優(yōu)化策略。a）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖，型腔內(nèi)塑料制品的體積收縮率最大值增大，但收縮率范圍明顯縮小。表明第二次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值由填充末端位置變?yōu)榻鼭部谖恢?，近澆口處體積收縮率過大，需進(jìn)一步優(yōu)化。b）新建“壓力：XY圖”結(jié)果，型腔各處的壓力曲線形狀更相似，近澆口處的壓力衰減明顯增快9.5保壓分析綜合實(shí)例c）縮痕指數(shù)陰影圖，本次優(yōu)化后填充末端區(qū)域的卡勾處的縮痕指數(shù)降至0.9%之內(nèi)；而近澆口區(qū)域的縮痕指數(shù)則達(dá)到了1.2%，超過了1%，表明該處有發(fā)生縮痕的可能性，應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化保壓曲線，以減少該處的體積收縮率。d）分析保壓優(yōu)化策略。第二次優(yōu)化后，近澆口區(qū)域的體積收縮率過大，表明快速衰減階段的衰減速度過快，可適當(dāng)調(diào)整。e）保存工程方案。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟8

第三次保壓優(yōu)化分析。a）復(fù)制“SCFill(packing3)”，重命名為“SCFill(packing4)”，雙擊進(jìn)入。b）優(yōu)化保壓曲線。將快速衰減階段的時(shí)間長度增長至4s，相應(yīng)地慢速衰減階段的時(shí)間長度為9.4s。c）雙擊方案任務(wù)窗口中的“分析”選項(xiàng)即可運(yùn)行分析。9.5保壓分析綜合實(shí)例步驟9

評價(jià)第三次優(yōu)化分析結(jié)果，分析保壓優(yōu)化策略。a）查看頂出時(shí)的體積收縮率陰影圖，收縮率范圍繼續(xù)縮小。表明第三次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值仍在近澆口位置，但該處的體積收縮率有所減小。b）新建“壓力：XY圖”結(jié)果，壓力曲線