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1、精英制模精英制模實業實業有限公司有限公司CAECAE分析分析精英技術發展部CAE組设计给的流道尺寸第一天培訓內容第一天培訓內容1. CAE需要的資料.2. 每種軟件各有特點和時間.3. MPA結果.申请模流分析必须提供的资料:产品3D图档(最好提供PRO/E的原装图档,如要做详细分析加流道运水,请提供2D模图,如果是3D图,请拆除与水道无关的部分.)胶料名称(型号务必写全,写明厂商,最好附带物性表.)注塑機台形號.大小.種類.注塑周期.注塑条件(如已试模请提供试模参数表,如有特殊要求请注明,如:周期要求或固定模温等)分析目的(说明分析目的)資料提供資料提供CAE分析的基本時間分析时间:分析时间
2、随产品的特征复杂程度增加而增加.若分析结果不理想,需要再分析,则分析时间会相应的增加.*(以上时间不是标准,仅供参考.)MPA一般打点分析,不画流道运水 -12天画流道和运水或一般流道平衡 -13天全面详细分析要給建議 -23天MPI Fusion & Moldex Shell簡單分析 -1.53天详细分析 -24天個案分析(視乎個案的覆雜性而定) -2天起 Moldex 3D 要視乎網格而定 -25天 MoldflowMoldex Moldex3D/Voxel and SolidMoldex3D/VoxelMoldex3D/SolidA low-cost quick analysis too
3、l for part/mold designersA fully-integrated analysis tool for all usersMultiple analysisMultiple analysisVoxel mesh typeHexa, Prism, Tetra, Pyramid, Voxel, mixed types meshSupport stl, iges, stp and 3dmSupport stl, iges, stp, 3dm, geo, ans, neu, unv and othersSupport FLOW, PACK, COOL, WARP, FIBER, R
4、IM, PARALLEL and Floating LicenseSupport FLOW, PACK, COOL, WARP, FIBER, RIM, MCM, PARALLEL and Floating LicenseAutoV VoxelMoldflow 网格在洞的周围和曲在洞的周围和曲面上是很精细的面上是很精细的网格网格在平面上是粗孔在平面上是粗孔的网格的网格Approximated Surface in the STLActual Part SurfaceChord heightn曲面/边:q网格的数量是由弦高决定的。q弦高越小，零件实际面上的deviation就越小，从而产生大量的
5、网格面。q大的弦高会产生较少的网格。n平面/边:q对于平面，弦高是零，因为在平面上没有deviation。q在平面上尽可能的少用STL网格。MPA结果分析注塑視窗在視窗里綠色部份可以看到注塑成型的最佳的溫度參數Fill Timen确保熔体到达每个型腔结束时间大致相同来检验流动是否平衡. n鉴别哪些区域有迟滞或者跑马场效应. n短射区域不会有任何填充时间结果. n利用 Confidence-of-fill plot 和 Results Adviser来学习更多的清除短射的方法红色红色 区域最先填充蓝色蓝色 区域最后填充Injection Pressuren填充结束时的压力分布n最大压力不能超过你
6、所设置的压力n浇口处压力最大(红色),最后充填的地方压力为零(蓝色)射出壓力l鎖模力鎖模力 ( Clamping Force F ) 的計算F = P A 1.2 P = 射出壓力(Kg/cm2)A = 零件垂直射出方向投影面積(cm2) 1.2 = 注塑機安全系數Pressure Dropn当一个位置被填充时，从注射位置到零件上要充填的这个位置所要的压力就是压降;n这是反过来的注射压力 ;n零压力在浇口处 。Flow Front Temperaturen零件在填充时,熔体前沿的温度.n温度范围会适当的减少20C n统一的温度分配将能够使保压一致,这样可以减少翘曲.n低温的区域不能被充分的保压
7、. n注意高剪切加热的区域,这些区域的问题通常高于初始温度,高剪切加热将会导致表面缺陷. n熔接痕是在两个基本点熔体前沿相遇时形成的. n熔接线不应该在高的应力区域出现，因为这些区域的强度 比较低容易导致产品质量问题n通过改变浇口位置使熔接线出现在非敏感的区域熔接线Weld-line in formation熔接线n形成高质量的熔接线的条件:n 高的注射压力和速度n 高的熔料温度和模具温度n 熔接线位置靠近浇口n 两个融合的料峰间的温度差低于 18 F (10 C)n 如果可以的话，在熔接线位置设置排气。这样可以避免在熔接线处出现积 气。如果出现积气将显著降低熔接线处的强度设计改变以加强焊缝强
8、度可以通过设计变更來提高熔接线强度 增加壁厚 (提高熔料温度) 改变浇口位置，使熔接线靠近浇口积气位置n积气位置云图显示那些位置该设置排气来避免可能会出现的积气n残留气体沿着分模面可以自然排气n残留在产品内部的气体必须手工排除n如果排气设置不好将导致短射 Short-shots和 烧焦痕Burn Marks出现结果摘要n评估成型周期 = 90%以上产品凝固到材料 可顶出的温度所需要的时间还包括3秒的开合模时间（3秒是默认的时间，可在工艺条件设置中更改）n获得关于该产品制造难度等级的反馈 n填充所需锁模力 = 填充结束时刻压力 * 产品投影面积n保压锁模力的计算是根据保压压力的值来 计算的 n计
9、算分三个等级; 分别是保压压力为最大注 射压力的20%, 80% and 120%n例如: 20% 保压锁模力 = 20% * 最大注射压力 * 产品投影面积其他结果n冷却质量分析n 表面温度变化云图n 凝固时间云图n 冷却质量云图n收缩痕分析n 收缩痕预测云图n 收缩痕云图n冷却质量分析包含:n分析模型的热集中n帮助你评估产品壁厚对冷却质量的影响 n帮助你进行几何结构影响的比较n 尖角 vs. 光滑圆角n 深的型芯 vs. 浅的型芯n 相邻特征的影响n对于模具设计者，可用他帮助布置冷却水路 冷却质量分析表面温度变化云图凝固时间云图冷却质量云图n缩痕是一个很明显的表面缺陷，可能是最关心的外观问
10、题n缩痕分析考察缩痕的深度和位置 n缩痕的深度测量对预测缩痕的深度很有帮助 n缩痕形成的原因:n 几何特征的位置n 材料不足n 低的注塑压力n 低的保压压力n 保压时间或冷却时间太短缩痕分析缩痕形状n该结果显示缩痕出现的位置和深度，通常缩痕主要由该面所对应面的特征机构致的n该结果显示缩痕并不是由本身的厚壁造成的n因为缩痕深度值一般比较小所以推荐将单位改为公制以利于查看缩痕预测云图Warpage Indicator, all effects整體變形數值Warpage Indicator, Shrinkage因為膠位厚薄或冷卻不均引起的收縮變形數值Warpage Indicator, Orient
11、ation因為膠料流向或玻纤流向引起的變形數值MPI结果分析充模时间（充模时间（Fill Time）n充模时间显示的是熔体流动前沿的扩展情况，其默认绘制方式是阴影图，但使用云纹图可更容易解释结果。云纹线的间距应该相同，这表明熔体流动前沿的速度相等。制件的填充应该平衡。当制件平衡充模时，制件的各个远端在同一时刻充满。对大多数分析，充模时间是一个非常重要的关键结果。 應該n均勻n藉由等間距的等高線顯示固 定的充填速n在同一時間達到各模穴末端 應該n因肉厚變化造成規則的 等高線間距 (滯痕hesitate)n在充填末端速仍在增加(寬的間距)n填滿各模穴的時間一压力（Pressures）n有几种不同的
12、压力图，每种以不同的方式显示制件的压力分布。所有压力图显示的都是制件某个位置（一个节点）、或某一时刻的压力。n使用的最大压力应低于注射机的压力极限，很多注射机的压力极限为140 MPa (20,000 psi)。模具的设计压力极限最好为100 MPa (14,500 psi)左右。如果所用注塑机的压力极限高于140MPa，则设计极限可相应增大。模具的设计压力极限应大约为注射机极限的70%。假如分析没有包括浇注系统，设计压力极限应为注射机极限的50%。n象充模时间一样，压力分布也应该平衡。压力图和充模时间图看起来应该十分相似，如果相似，则充模时制件内就只有很少或没有潜流。n應該:n穩定的增加直到
13、模穴填滿n在保壓階段應該均勻分佈n在澆口固化之後應逐漸低至n在開模之前,模穴內壓應釋放至 應該:n壓分佈在充填結束時突然增加n達到機器的最大壓上限n在保壓階段均勻分佈n保壓壓釋放時,模穴仍有壓n各模穴內的壓大小均压力（压力（Pressure）n压力是一个中间结果，每一个节点在分析时间内的每一时刻的压力值都记录了下来。默认的动画是时间动画，因此，你可以通过动画观察压力随时间变化的情况。压力分布应该平衡，或者在保压阶段应保证均匀的压力分布和几乎无过保压。压力（充模结束时）压力（充模结束时）（Pressure (end of filling)）n充模结束时的压力属于单组数据，该压力图是观察制件的压力
14、分布是否平衡的有效工具。因为充模结束时的压力对平衡非常敏感，因此，如果此时的压力图分布平衡，则制件就很好地实现了平衡充模。体积体积/压力控制转换时的压力压力控制转换时的压力（Pressure at V/P switchover ）n体积/压力控制转换时的压力属于单组数据，该压力图同样是观察制件的压力分布是否平衡的有效工具。通常，体积/压力控制转换时的压力在整个注塑成型周期中是最高的，此时压力的大小和分布可通过该压力图进行观察。同时，你也可以看到在控制转换时制件填充了多少，未填充部分以灰色表示。 注射位置压力：注射位置压力：XY图（图（Pressure at injection location
15、: XY Plot ）n注射节点是观察2维XY图的常用节点。通过注射位置压力的XY图可以容易地看到压力的变化情况。当聚合物熔体被注入型腔后，压力持续增高。假如压力出现尖峰（通常出现在充模快结束时），表明制件没有很好达到平衡充模，或者是由于流动前沿物料体积的明显减少使流动前沿的速度提高。体积温度（Bulk temperatures) n體積温度是速度加权平均温度，有两种体积温度图，以下将分别给出其定义。模具中的聚合物温度在整个注塑成型周期中是不断变化的，它不仅随时间变化，而且沿壁厚也是变化的。体积温度反映了聚合物内部能量的传递。当没有聚合物流动时，体积温度就是截面上温度的简单平均值；当有聚合物流
16、动时，截面上流速越快的部分，将给予越大的权重。n体积温度反映了制件内部所产生的剪切热。如果制件内部有强烈的剪切作用，制件的温度将升高。在充模阶段，体积温度图应非常均匀，其变化以不超过5C (10F)为宜。实际应用时允许有较大的温度降，通常高至20C (35F)的温降都是可以接受的。假如有区域产生了过保压，体积温度将显著下降。这表明过保压已成为一个问题，在可能的情况下应加以改进。当体积温度范围过大时，通常缩短注射时间是减小其范围的最佳手段。 n應該n均勻分佈在整個成品表面n在開模前必須低於塑的轉 換溫n在成品上各部份,溫在厚 方向上的分佈曲線應相同n應該n在保壓開始時整個成品 面的溫差超過20n
17、各模穴溫差太大n在保壓/維持壓釋放之 後,澆口溫仍高於塑 的轉換溫体积温度（体积温度（Bulk temperature ）n体积温度是中间数据结果，通过它可以看到温度随时间变化的情况。假如进行的是流动分析，由于绘图比例非常大，使充模时发生的情况很难看清。这时可以对每一帧分别设置比例，观察每一帧充填时由最小比例到最大比例变化的情况，再手工设置比例的最大值和最小值。然后再播放充填时的动画。(观察热斑)体积温度（充模结束时）（体积温度（充模结束时）（Bulk temperature (end of filling) ）n充模结束时的体积温度是单组数据结果，它很好地反映了充模时温度变化情况。如果温度分
18、布范围窄，表明结果好。流动前沿温度（流动前沿温度（Temperature at flow frontTemperature at flow front）n流动前沿温度是聚合物熔体充填一个节点时的中间流温度。因为它代表的是截面中心的温度，因此其变化不大。流动前沿温度图可与熔接线图结合使用。熔接线形成时熔体的温度高，则熔接线的质量就好。而在一个截面内熔接线首先形成的地方是截面的中心，因此，如果流动前沿的温度高，熔接线强度通常都高。温度（温度（Temperature）n温度图是中间剖面结果。使用温度图，可以观察截面内任意位置的温度随时间变化的情况，或者观察特定时刻整个截面内温度的变化。很多时候，使用
19、特定位置的XY图来观察截面内温度的变化，温度的变化可能是由于大量剪切热的产生而引起的。通常，截面内的最高温度不应高于数据库中所列出的熔体最高温度。型腔壁处的剪切应力（Shear stress at wall） n型腔壁处的剪切应力是中间数据结果。型腔壁意味着冻结层和熔体层界面，在截面内这里的剪切应力最高。制件内的剪切应力应低于数据库中规定的材料极限值。因为型腔壁处的剪切应力是中间数据结果，你不知道什么时候剪切应力将超过极限值。为了帮助我们解释结果，应改变绘图属性：调整绘图比例，并把最小值设为材料极限。在这种情况下，绘出的将仅仅是那些高于极限值的单元。把制件设为透明，默认的透明值是0.1，根据计
20、算机的图形卡的不同，可能需要把该透明值增大。同时，为了有助于显示出有问题的小单元，应关掉节点平均值。这样你就可以手工播放剪切应力随时间变化的动画，从而发现什么时间、哪里出现了高的剪切应力。熔接线（熔接线（Weld lines）n当两股聚合物熔体的流动前沿汇集到一起，或一股流动前沿分开后又合到一起时，就会产生熔接线，如聚合物熔体沿一个孔流动。有时，当有明显的流速差时，也会形成熔接线。厚壁处的材料流得快，薄壁处流得慢，在厚薄交界处就可能形成熔接线。熔接线对网格密度非常敏感。由于网格划分的原因，有时熔接线可能显现在并不存在的地方，或有时在真正有熔接线的地方没有显示。为确定熔接线是否存在，可与充模时间
21、一起显示。同时熔接线也可与温度图和压力图一起显示，以判断它们的相对质量。n减少浇口的数量可以消除掉一些熔接线，改变浇口位置或改变制件的壁厚可以改变熔接线的位置。 气穴（气穴（Air traps）n气穴定义在节点位置，当材料从各个方向流向同一个节点时就会形成气穴。气穴将显示在其真正出现的位置，但当气穴位于分型面时，气体可以排出。与熔接线一样，气穴对网格密度很敏感。制件上的气穴应该消除。可使用几种方法做到这一点，如改变制件的壁厚、浇口位置和注射时间都有助于消除气穴。冻结时间（冻结时间（Time to Freeze ）n冻结时间是指充模结束到型腔中的聚合物降至顶出温度所需的时间。冻结时间可用来估计制
22、件的成型周期，并作为确定保压时间的初始值，同时可用于观察制件壁厚变化的影响。冻结层厚度（冻结层厚度（Frozen layer fraction ）n冻结层厚度有两个概念，它定义了制件冻结层的厚度。如果冻结层厚度的值为1，则表示截面已完全冻结。确定聚合物熔体是否冻结的参考温度是转变温度。應該應該n多澆口系統中,各澆口應相同n整個成品應有均勻的凝固層應該應該n在充填過程中迅速增加n在保壓/維持階段的初期 阻礙熔膠的補充動冻结层厚度（冻结层厚度（Frozen layer fraction ）n冻结层厚度是中间数据结果。要观察制件和浇口冻结的时间，该结果非常有用。如果制件上靠近浇口的一些区域冻结得早，
23、就会使远离浇口的区域具有高的收缩率。通常，在关键位置（如浇口）创建XY图来观察冻结层厚度变化的情况 。此结果将是产品成型周期预测的主要参考。当产品凝固80%，流道凝固60%以上时所需的时间。冻结层厚度（充模结束时）（冻结层厚度（充模结束时）（Frozen layer fraction (end of filling)）n充模结束时的冻结层厚度是单组数据结果，此时，冻结层厚度不能太厚。如果制件某些区域的冻结层厚度超过0.20到0.25，可能就意味着保压困难，并需要缩短注射时间来加以改善。这还需要与温度图结合起来进行判断。保压困难体积收缩率体积收缩率（Volumetric shrinkage ）n
24、体积收缩率是以百分率表示的、由于保压而引起的制件体积的减少。在确定体积收缩率时，聚合物材料的PVT特性起了重要作用。保压压力越高，体积收缩率越小。体积收缩率有两种情况。n体积收缩率是中间数据结果，它显示制件在保压和冷却过程中收缩率的变化。通常不使用这个结果，因为顶出时的收缩率才是制件最终的体积收缩率。体积收缩的动画可用来确定保压曲线。体积收缩率（顶出时）（体积收缩率（顶出时）（Volumetric shrinkage (at ejection)）n顶出时的体积收缩率是单组数据结果。整个型腔的收缩率应该均匀，但通常难以实现,可通过调整保压曲线使收缩率均匀一些。平均速度（平均速度（Average
25、velocity）n平均速度表示的是每个单元在不同时刻熔体流动的方向与大小。平均速度图非常适合于观察料流方向的变化和制件内哪个地方的料流速度较高。n在多数情况下，应设置绘图比例。通常，浇口或靠近浇口的单元的流速最大。调整绘图比例的一个简单方法如下，播放动画结果时，在绘图属性对话框中选择绘图比例，改变最大值并点击应用（Apply），观察速度的显示是否更合理。因为选择的是应用（Apply），对话框将仍然保持打开，如有必要可继续调整最大值，直到得到满意的颜色为止。体积剪切速率（体积剪切速率（Shear rate, bulk ）n体积剪切速率代表的是整个截面的剪切速率，由截面内材料的流速和剪切应力计算
26、所得，可以把它直接与材料数据库中的材料极限值进行比较。n在显示该结果图时，最好关掉节点平均值。通常，可能有一些小单元具有很高的剪切速率，因此，关掉节点平均值可以使我们看得更清楚。n制件内的剪切速率很少过高。通常，剪切速率过高的地方都是浇注系统，特别是浇口。有些材料含有多种添加剂，从纤维、着色剂到稳定剂，这时应尽量把剪切速率控制在材料的极限值以内。当剪切速率保持在20,000 1/sec以内时，结果就很好。通常实际使用的浇口尺寸都可以保证这一点。剪切速率（剪切速率（Shear rate ）n剪切速率是中间剖面结果。在大多数情况下，使用XY图观察其结果。通常是绘制那些具有高体积剪切速率的单元的结果
27、，这将表示某时刻、特定位置的截面的最大剪切速率。假如剪切速率明显高于材料的极限，可能意味着由于高剪切而产生了一些相关问题，如浇口变色，或引起制件的机械性能降低。 推荐的注射速度：XY图（Recommended ram speed: XY Plot） n推荐的注射速度是以使流动前沿的速度更加均匀为原则而建立的，它将有助于消除压力尖峰，同时可以改善制件的表面光洁度。n推荐的注射速度的图形显示可用作后续研究。 充模起点（充模起点（Grow from）n当制件上有多个浇口时，该图将显示哪个三角形单元是由哪个浇口填充的。这将有助于浇口的设置和多浇口制件的平衡充模。锁模力：XY图（Clamp force:
28、 XY Plot） n该XY图表示锁模力随时间而变化的情况。计算锁模力时把XY平面作为分型面，锁模力根据每个单元在XY平面上的投影面积和单元内的压力进行计算。当使用表面模型时，考虑的是相互匹配的单元组，因此锁模力没有重复计算。但是，如果制品的几何结构在XY平面上的投影有重叠，锁模力的预测将会偏大。可以设置属性，将投影发生重叠的单元排除在锁模力的计算之外，从而解决该问题。n锁模力对充模是否平衡、保压压力和体积/压力控制转换时间等非常敏感。对这些参数稍加调整，就会使锁模力发生较大的变化。锁模力中心（锁模力中心（Clamp force Centroid）n当锁模力达到其最大值时，锁模力中心将指出锁模
29、力中心的位置。如果成型制件所用的模具很小或锁模力接近极限锁模力时，该结果非常有用。假如锁模力中心没有在模具中心，就可能使注塑机的锁模力能力得不到充分的利用。例如，如果注塑机的最大锁模力为1000吨，注塑机的4根拉杆每根将承受250吨的力。当锁模力中心严重偏向其中的1根或2根时，机器实际能得到的锁模力将降低。该结果可用来检查模具的总体受力平衡，当锁模力中心不在机器的中心时，应加以修正。缩痕指数（缩痕指数（Sink Index）n缩痕指数给出了制件上产生缩痕的相对可能性，其值越高，表明缩痕或缩孔出现的可能性越大。计算缩痕指数时将同时使用体积收缩率和制件壁厚的值。在比较不同的方案时，缩痕指数图是非常
30、有用的相对工具。 注射量百分比：XY图（% Shot weight: XY Plot ） n注射量百分比是根据制件体积，并使用材料在室温时的密度计算的。该图用来显示制件体积随注射、保压时间而变化的情况。冷却分析结果解释 n冷却分析有很多结果，下面是经常用到的：制件顶面温度（制件顶面温度（Temperature (Top), part）n这里所指的顶面（Top）是三角形单元的顶面，在显示时为兰色。这个结果描述了和制件单元相接触的、顶面一侧的制件和模具的界面，也叫模具表面，在一个成型周期内的平均温度。这个温度和成型周期末段的模具温度很接近，但从技术的角度看，它是一个平均温度。制件底面温度（Temp
31、erature (Bottom), part） n这里所指的底面（Bottom）是三角形单元的底面，在显示时为红色。同前面一个结果一样，它所描述的也是模具表面在一个成型周期内的平均温度，只是接触的方向是单元的底面。制件两侧温差（制件两侧温差（Temperature difference, part）n这个结果描述了制件顶面温度与底面温度的差异，其值为顶面温度减去底面温度的差值。所以，正值表示顶面比底面温度高，反之则相反。只有中层面模型才有这个结果，因为FUSION模型没有制件底面温度这个结果。冻结时间（冻结时间（Time to Freeze）n这个结果显示了从注射开始每个单元所需要的冻结时间，
32、即冷却到整个单元的截面温度都低于材料数据库中所定义的顶出温度的时间。n在实际生产中，产品不需要100%冷却就可以顶出。最高温度（最高温度（Maximum Temperature）n冷却结束时制件截面上的最高温度，根据模具表面的平均温度计算。冷却液流动速率（冷却液流动速率（Circuit Flow Rate） n在一个回路中冷却液流经某一单元时的流动速率。当使用并联回路时，这是一个很有用的结果，因为在一般情况下，并联回路中管道的流动速率不均匀。 冷却液雷诺数（冷却液雷诺数（Circuit Reynolds number）n这是回路中某一单元中冷却液的雷诺数。雷诺数是用来表征流体流动状态的一个纯数
33、。流动状态为湍流时传热效率高。当雷诺数大于2200时，流体开始处于过渡流状态，大于4000时处于湍流状态。冷却分析时的缺省值是10,000。与流动速率一样，当各条管道流动速率不一致或采用并联管道时，这个结果很有用。冷却液温度（冷却液温度（Circuit Coolant Temperature ）n这个结果显示了冷却液流经冷却管道时的温度变化。一般情况下，冷却液温度的升高不要超过3C。管道表面金属温度（管道表面金属温度（Circuit Metal Temperature）n这个结果显示了冷却管道表面。即冷却液和金属的界面的温度。这个温度应该不能比冷却液温度高5C以上。通过这个结果我们可以看到回路
34、中热量传递最高的部位。如果这个温度太高，则表明该部位需要加强冷却。翘曲(warpage)n注塑过程中，翘曲是由于制品收缩率不均匀而产生的。收缩率不均匀表现在以下几方面：n1）制品不同部位的收缩率不一样；n2）沿制品厚度方向收缩率不同；n3）与分子取向平行和垂直方向的收缩率不同。nMPI/WARP把翘曲产生的原因归结为以下三点：n冷却不均匀；n收缩不均匀；n分子取向不一致。 收缩不均匀 n1）优化保压参数，把单一压力保压改为分段保压效果明显。n2）尽量使制品壁厚均匀，这与前面改善分子取向不均匀的措施矛盾，所以需要具体情况具体分析。冷却不均匀 n合理设计冷却水道，对于复杂的型芯、型腔最好采取特殊的冷却方式，如采用镶块。n确保冷却液在冷却道中保持紊流状态，进出口冷却液的温差小于3度。分子取向不均匀 n1）确定合理的注塑工艺参数：在允许的范围内，适当提高注塑温度和注射速度。n2）适当减小或增大制品局部地方的壁厚，特别是设置浇口的地方。n3）改变浇口位置及形状，如多浇口进料，把中心浇口改为侧浇口，采用扇形浇口等。
