moldflow翘曲分析4.ppt

《moldflow翘曲分析4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《moldflow翘曲分析4.ppt（62页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Moldflow翘曲分析翘曲分析 翘曲产生原因翘曲产生原因 翘曲分析过程翘曲分析过程 纤维取向分析纤维取向分析 翘曲的解决方法实例翘曲的解决方法实例DESIGN SOLUTIONS2 翘曲产生的原因翘曲产生的原因 产品不同方向收缩：不同方向收缩的种类：1、产品的一个区域到另一个区域的收缩差异2、在厚度方向的收缩差异3、平行与垂直方向的分子取向收缩差异DESIGN SOLUTIONS3Moldflow 的计算方法的计算方法基于计算的热和压力引起的残余应力分布n 应力通过单元厚度上的计算 Parallel（水平的）Perpendicular（垂直的）n Input into structural

2、analysis program（适用于结构分析项目）n 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 measured shrinkage compared to not corrected dataDESIGN SOLUTIONS4影响翘曲因素影响翘曲因素n PVT曲线(压力/体积/温度)n 高的冷却速率 低结晶度n 填充造成的取向 平行与垂直方向

3、的收缩差异n 模具的约束在模具内，平面上的单元没有收缩n 在产品厚度方向温度差异 造成弯矩DESIGN SOLUTIONS5Moldflow中中CRIMS 模型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DESIGN SOLUTIONS6 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

4、中中CRIMS 模型模型DESIGN SOLUTIONS7收缩计算的基本原则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收缩计算收缩计算DESIGN SOLUTIONS8翘曲产生的原因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

5、收缩和垂向的收缩不同而产生的翘曲DESIGN SOLUTIONS9翘曲的产生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 StressDESIGN SOLUTIONS10 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翘曲的产生DESIGN SOLUTIONS11 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翘曲的产生浇口在中心的产品收缩影响DESIGN SOLUTIONS12取向效应由流动和垂直

6、 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翘曲的产生DESIGN SOLUTIONS13 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翘曲的产生垂直方向上的高收缩DESIGN SOLUTIONS14区域收缩对比取向效应区域收缩对比取向效应材料取向方向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 BDESIGN SOLUTIONS15 翘曲分析过程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DESIGN SOLUTIONS16一、优化填充n 决定

7、浇口位置n 合理的工艺条件n 优化产品的填充，平衡流动，无过保压，困气等n 优化浇注系统，且平衡流道优化填充、冷却、保压降低翘曲变形优化填充、冷却、保压降低翘曲变形DESIGN SOLUTIONS17二、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，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、保压降低翘曲变形优化填充、冷却、保压降低翘曲变形DESIGN SOLUTIONS18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

8、增进它的强度和确保生产品质 纤维取向分析纤维取向分析DESIGN SOLUTIONS19n计算所以纤维取向结果都在流动分析完成n此外计算下面的结果平均纤维方向纤维取向张量n可利用生动的输出显示纤维取向n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纤维取向分析DESIGN SOLUTIONS20执行纤维取向分析执行纤维取向分析n选择有添加纤维的塑料n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DESIGN SOLUTIONS21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

9、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纤维取向分析结果DESIGN SOLUTIONS22以XY曲线显示出在不同厚度中纤维取向纤维取向张量结果纤维取向张量结果DESIGN SOLUTIONS23 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

10、均匀纤维取向不均匀（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翘曲的解决方法实例DESIGN SOLUTIONS24一、冷却不均匀引起的一、冷却不均匀引起的翘曲变形翘曲变形 冷却水路设计不合理，产品得不到快速均匀的冷却。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+s

11、mall spacing+large channel diameter1.Part thickness 2mm 4mm10CDESIGN SOLUTIONS29产品Y方向上变形量:0.98mm-0.47mm。变形主要原因是冷却不均匀。优化方案优化方案 DESIGN SOLUTIONS30二、收缩不均匀引起的二、收缩不均匀引起的翘曲变形翘曲变形 当产品壁厚相差超过1.5-2倍,或加强筋结构不合理,或浇口数量和位置不合理,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.DESIGN SOLUTIONS31产品信息:1、该产品为冰箱温控板。2、产品尺寸：59555.582mm高度

12、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案例案例2:优化产品结构优化产品结构DESIGN SOLUTIONS32原始方案原始方案这是初始产品设计，中间厚度1.7mm，侧壁厚度3.0mm。此方案中，其X方向变形量为1.83mm，明显超标。DESIGN SOLUTIONS33优化方案优化方案侧壁厚度：3mm-2.5mm优化方案中,翘曲变形量由1.83mm减小至0.67mm,符合要求。DESIGN SOLUTIONS34案例案例3:更改成型材料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。产品尺

13、寸：25025031mm 基本壁厚：2.5mmDESIGN SOLUTIONS351.melt density 0.7751 g/cu.cm2.solid density 0.9289 g/cu.cm3.ejection temperature 93 deg.C4.recommend mold temperature 50 deg.C5.recommend melt temperature 230 deg.C 6.absolute maximum melt temperature 320 deg.C7.minimum melt temperature 200 deg.C8.maximum me

14、lt temperature 280 deg.C9.minimum melt temperature 20 deg.C10.maximum melt temperature 80 deg.C 11.maximum shear rate 24000 1/s12.maximum shear stress 0.2600 MPa原始方案：材料特性原始方案：材料特性PVT PlotViscosity PlotPPPP Lupol TE-5007B:LG ChemicalLupol TE-5007B:LG ChemicalDESIGN SOLUTIONS36原始方案：原始方案：Z向变形向变形Z向最大变形约

15、2mm。1mm1mm1mm1mm1mmDESIGN SOLUTIONS371.melt density 0.84281 g/cu.cm2.solid density 1.0006 g/cu.cm3.ejection temperature 119 deg.C4.recommend mold temperature 33 deg.C5.recommend melt temperature 210 deg.C 6.absolute maximum melt temperature 270 deg.C7.minimum melt temperature 190 deg.C8.maximum melt

16、 temperature 230 deg.C9.miniimum melt temperature 30 deg.C10.maximum melt temperature 60 deg.C 11.maximum shear rate 100000 1/s12.maximum shear stress 0.2500 MPa优化方案：材料特性优化方案：材料特性PPPP RR93RR93:SamsungSamsungPVT PlotViscosity PlotDESIGN SOLUTIONS38优化方案：优化方案：Z向变形向变形更改材料后，Z向变形从2mm减少至几乎没有，基本属于自然收缩。DESIG

17、N SOLUTIONS39案例案例4:优化浇口位置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：227.5136.922.7mm 基本壁厚：2.5mm成型材料：PC+ABS Bayblend T65 BayerDESIGN SOLUTIONS40中间三点潜伏式进浇原始方案原始方案0.1mm0.1mmX向最大变形：0.1mmDESIGN SOLUTIONS410.1mm0.44mm原始方案原始方案0.4mmY向最大变形：0.44mmZ向最大变形：0.4mmDESIGN SOLUTIONS42优化方案优化方案外圈四点潜伏式进浇X方向属于自然内缩DESIGN S

18、OLUTIONS430.06mm0.09mm0.03mm优化方案优化方案0.14mm0.15mm0.25mm0.15mmY向最大变形：0.44mm-0.09mmZ向最大变形：0.4mm-0.25mmDESIGN SOLUTIONS44案例案例5:优化保压曲线优化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：63407.2mm 基本壁厚：0.3mm成型材料：PC Panlite MN-3700 Teijin ChemicalsDESIGN SOLUTIONS45原始方案原始方案流道和冷却系统Filling:Mold temperature:70.00 deg.CMel

19、t 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 pressure(MPa)Time(s)140 0 140 3 0 2成型工艺参数DESIGN SOLUTIONS46原始方案原始方案:Z向变形向变形0.31mmZ向变形量：0.49mm。0.18mm0.24mmZ向变形最主要原因是收缩不均匀。DESIGN SOLUTIONS47优化方案：优化保压曲线

20、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 2DESIGN SOLUTIONS48优化方案优化方案:Z向变形向变形0.083mmZ向变形：0.49mm-0.153mm.0.07mm0.08mmDESIGN SOLUTIONS49三、纤维取向不均匀引起的三、纤维取向不均匀引起的翘曲变形翘曲变形 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

21、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。DESIGN SOLUTIONS50案例案例6:优化纤维取向优化纤维取向该产品为螺旋叶片。主要问题是优化浇口位置，减小翘曲变形量。成型材料：BASF:Ultramid B3GM35 Q641 GF15（PA6）原始进浇方案，一点进浇DESIGN SOLUTIONS51原始方案纤维取向原始方案纤维取向在产品圆周上，纤维取向很不均匀。DESIGN SOLUTIONS52原始方案翘曲结果原始方案翘曲结果产品最大变形量

22、为2.25mm，圆周处变成椭圆。底部向上翘起。DESIGN SOLUTIONS53优化进浇方案优化进浇方案侧边一点进浇，改成中间三点进浇。流动非常平衡。DESIGN SOLUTIONS54优化方案纤维取向优化方案纤维取向在产品圆周上，纤维取向均匀一致。DESIGN SOLUTIONS55优化方案翘曲结果优化方案翘曲结果产品最大变形量从2.25mm减少至1.4mm，圆周处和底部都没有变形。DESIGN SOLUTIONS56四、角落效应引起的四、角落效应引起的翘曲变形翘曲变形 深盒状产品，在角落处，散热困难，导致热量集中，易引起较大的产品变形，称之为角落效应。当出现角落效应时，应加强角落处的冷却

23、，常用挡板或喷泉等冷却装置，来加快角落处热量的散发。此区域热量集中CavityColdCoreHot引起产品翘曲变形DESIGN SOLUTIONS57案例案例7:减小角落效应引起的翘曲变形减小角落效应引起的翘曲变形 该产品为汽车电器上的一个盖子。主要问题是翘曲变形量较大。产品尺寸：114.020.5137.81mm 基本壁厚：2.5mm成型材料：Luvocom 1/GF/30/TF/15/BK(PA66)DESIGN SOLUTIONS58原始方案原始方案产品靠近动模和定模区域温差，最大相差43C。冷却系统DESIGN SOLUTIONS590.42mm0.12mm0.90mm原始方案翘曲结

24、果原始方案翘曲结果变形最主要原因是角落效应。DESIGN SOLUTIONS60优化方案优化方案在动模处增加一条冷却水路，加强角落处的冷却。产品靠近动模和定模区域最大温差，从43C-4C。冷却系统DESIGN SOLUTIONS61Deflection:0.42mm-0.36mmDeflection:0.12-0.09mmDeflection:0.90-0.43mm优化方案翘曲结果优化方案翘曲结果DESIGN SOLUTIONS62塑料件塑料件翘曲变形总结翘曲变形总结 塑料件的翘曲变形主要是由于产品结构、模具结构、成 型材料和工艺参数的不合理引起的。所以针对Moldflow分析出来的翘曲变形，解决方法也是从这四个方面考虑。1、冷却不均匀冷却不均匀。解决方法：优化冷却水路。2、收缩不均匀收缩不均匀。解决方法：更改材料、产品结构、浇口数量和位置、保压曲线。3、纤维取向不均匀纤维取向不均匀（含纤维材料）。解决方法：浇口数量和位置、产品结构。4、角落效应角落效应。解决方法：加强角落处冷却，减薄角落处壁厚。