moldflow分析案例专业知识讲座

第二部分

Moldflow分析部分报告

报告人：蒙洪杰（学号********）

班级：材料成型与控制工程**班第1页序言模具是一切生产制造主线！伴随科技进步和社会发展，产品对模具要求愈来愈高，传统模具设计与制造办法已不能再满足产品更新与质量提升要求。近十年来，模具CAD/CAE/CAM在提升产品更新与质量提升方面起了主要作用，并得到了广泛应用。当代先进模具设计与制造经历了由计算机辅助设计计算机辅助分析（优化）计算机辅助制造过程。本次练习采取了由造型软件Pro/Engineer来设计出塑料产品模型，再由分析软件Moldflow来分析设计并优化出塑料制品浇注系统，冷却系统，注射工艺参数。最后再由Pro/Engineer来设计出该制品凸凹模，并由Pro/Engineer来进行模架装配。第2页一任务如图所示罩壳制品，尺寸为73mmX73mmX36mm,壁厚为2mm.该制品为罩壳，故对力学性能，表面质量，精度可不做高要求练习内容及步骤：1.用Pro/Engineer来造型2.用Moldflow来进行分析，优化设计以取得最佳浇注系统，冷却系统以及工艺参数进而提升产品生产效率和质量。3.用Pro/Engineer来进行模架装配

第3页本次练习目标通过Moldflow分析*熟悉Moldflow软件*明白利用Mlodflow分析整个操作过程*学会看分析报告，能够看明白各项分析成果对于制品质量影响，并深入提出改善方案*学会整顿分析成果，制作分析报告通过Pro/Engineer模具设计与装配*熟悉使用Pro/Engineer*学会利用Pro/Engineer来造型*学会用Pro/Engineer模架库来进行模具装配第4页Moldflow分析一分型面设计分型面选择应遵循如下标准：①便于制品顺利脱模和简化模具构造②尽也许使制品开模时留在动模一侧③分型面应开在断面最大处④分型面应尽也许不影响制品外观，应使产生溢料易于清除或修整⑤便于模具零件加工和确保塑料件尺寸精度⑥应有助于排气⑦必须考虑注射机规格第5页本制品应选择如图所示分型面。方便于开模，注射过程中产生气泡也由此分型面排出比较有利，对于制品外表面质量也比较有利。

第6页分析前准备工作一输入模型由Pro/e造出制品模型，保存成stl格式将stl模型调入Moldflow中，如图所示第7页二网格划分

网格划分标准：一般能够采取简化几何形状和较少单元进行初步分析，再根据需要逐渐加密网格（网格划分越细，分析成果越精确，但所花费时间也越长）因此，可对应力变化急剧部分划分得细些，平缓部分划分网格粗些。第8页(一)网格类型中面网格（Midplane)由三节点三角形单元组成，网格创建在模型壁厚中间处，形成单元网格。表面网格(Fusion)也是由节点三角形单元组成，与中面网格不一样，它是创建在模型上下两层表面上。实体网格是由四节点四周体单元组成，每一种四周体单元又是由四个Midplane模型中三角形单元组成，利用3D网格能够精确进行三维流动仿真。

本例采取是表面网格划分第9页（一）网格划分步骤1单击工具栏mesh,选择下拉菜单中generatemesh2如右图，网格大小取3.5mm下面合并容差用默认0.01即可，确定。第10页3进行网格状态统计：点击mesh下拉菜单meshstatistics。信息摘取如下：Entitycounts:实体数，统计模型网格划分后模型中各类实体单元个数Gonnectivityregions:连通域个数，统计网格划分后模型内独立连通域，其值应为1，不然说明模型有问题Freeedges:自由边信息，指一种三角形或3D单元某一边没有与其他单元公用，Fusion和3D模型中不允许存在自由边（故本例中该值应为0）Elementsnotoriented:统计没有定向单元数，该值一定要为0Surfacetriangleaspectratio:三角形单元纵横比信息Matchratio:单元匹配率信息（仅对Fusion类型网格）表达模型上下表面网格单元相匹配程度。FLOW分析单元匹配率应大于85%，低于50%无法计算。WARP分析单元匹配率应超出85；低于则应重新划分。

第11页4网格处理

当产生Freeedges（自由边信息）和Elementsnotoriented不为0时，应进行网格修改。重新调整纵横比之后一般需要进行网格修改。一般常用到网格处理工具是：合并节点（MergeNodes)插入节点（insertnode)单元定向(OrientElements)第12页三分析（一）选择分析类型分析类型有：GatelocationFillFlowCoolMoldingwindowWarp等分析次序：Gatelocation（分析得到最佳浇口位置，与经验相比较）FillFlow+Cool+Warp首先选择最佳浇口位置分析如图所示第13页（二）选择材料材料选择ABSF303（上图）材料有关性能如下列图，包括生产厂家，成型工艺参数等。图示为成型工艺性参数第14页（三）设置浇口位置Gatelocation(最佳浇口位置分析）时不用安放浇口，其他分析类型必须设置之后才能进行分析。能够Gatelocation成果作为参照。（四）成型工艺设置如图所示能够材料成型工艺参数为参照初次分析时可先用系统默认设置再根据成果进行调整第15页四Gatelodation分析成果上图为分析报告（片段）下列图为图示成果由成果看出，两型腔最佳注射点在中间箭头所指位置根据是如图中右侧坐标，红色（1.000）部分是最佳位置下一阶段分析能够此为浇注位置根据第16页五Fill填充足析目标：取得最佳浇注系统。通过对不一样浇注系统对比得出最佳浇口位置，浇口数目，最佳浇注系统布局设置：分析类型选择Fill,浇注系统建立用系统向导进行，工艺参数先按第17页Fill分析考查内容Filltime看填充时间Clampforce看最大锁模力（选设备）Weldlines是否影响强度、外观（浇注系统设计、工艺设计）Airtraps是否影响充填、烧焦（浇注系统设计）Shearrate,bulk不能超出材料允许应力（材料库）Sinkindex收缩因子Timetofreeze冷凝时间第18页Filltime查看填充时间该浇注系统填充时间为1.835有此项也能够看出塑料熔体在型腔内填充整个过程第19页Clampforce看锁模力由此看出注射整个过程锁模力随时间变化情况。最大锁模力15T，故所选注射机锁模力必须大于15T第20页Weldlines由显示成果可见，采取这样浇注系统其熔接痕不抱负，影响制品质量。改善：①提升熔体温度和模具温度②增加螺杆速率③改善浇注系统设计第21页Airtrap图中黑点处即为气穴，气穴多质量下降，会引发浇注不足改善办法：①平衡流长②修改浇注系统，使制件最后填充位置位于容易排气区域③利用顶杆排气第22页结论由以上各项看出，本次分析成果并不抱负，浇注系统设计不合理，熔接痕显著，气泡多，这些都影响制品质量。因此，必须对浇注系统进行改善。目标是提升生产效率，其中最主要是缩短成型周期各部分时间（注射，保压，冷却，开模，取件各部分时间），但必须考虑制品质量下列分析改善后模型，为进行其他分析，建立了冷却系统。第23页改善后分析

（目标是提升生产效率）改善后浇注系统如右图这样浇注位置所得制品熔接痕集中于制品中间型心，对于罩盖来说要比在外表面好。经改善，气穴位置集中与分型面，利于排气，不易引发浇不足，可减少注射压力。如此，制品质量得到提升第24页通过上面分析之后，确定采取上面确定浇注系统下面进行充填，冷却，翘曲分析。Flow分析1)

Clampforce看最大锁模力（选设备）2)

Weldlines是否影响强度、外观（浇注系统设计、工艺设计）3)

Airtraps是否影响充填、烧焦（浇注系统设计）4)

Frozenlayerfraction看浇口凝固时间（成型周期）5)

Pressureatfill/packswitchover最大注射压力（工艺）6)

Shearrate,bulk不能超出材料允许应力（材料库）7)

Sinkindex收缩因子8)

Temperature顶出温度（低于Ejectiontemperature）9)

Volumetricshrinkage体积收缩（模具设计、工艺、选材）第25页Cool冷却分析1)

Averagetemperature,part(在20℃范围内)2)

Circuitcoolanttemperature（进出口温差＜5℃）3)

CircuitReynoldsnumber（＞5000）4)

Temperature(top),part（型腔与型芯温差＜20℃)5)

Timetofreeze,part（零件凝固时间）6)

Circuitmetaltemperature（进出口温差＜3℃）第26页一、指出最大变形量和最大变形方向。二、找变形原因：1)

cool不均(增加冷管、合理布局)2)

shink不均(调充填速度、浇口位置)3)orientation取向(修改流道系统)Warp翘曲分析第27页对于本制品，确定采取一模两腔进行注射分析。因模腔排布是对称，且单个型腔划分网格数已达成约6600个。网格数多，分析进行时间越长，对电脑设备要求高（曾经尝试过两腔所有建模划分网格之后进行分析，一共13935个网格，分析从早10点到晚上9点仍未完成），如下页图处理措施：将浇注系统流道属性中occurrencenumber值设为2，表达一模两腔。假如是四腔，则设为4。这样设置会减少冷却，翘曲分析精度。但可将网格划分细些来弥补精度下降。如下页图示第28页该处值为213935个网格第29页冷却系统设计冷却系统可用向导创建，也可用先建线，设置属性为冷却水管办法来创建，多数情况用后办法图为用先建线办法来创建翻水受空间位置限制，经试验采取这样水道能够加工出来，冷却效果也比建圆形管道好建冷却水标准：制件厚不大于2mm时，水管直径取8~10mm；制件厚度不大于4mm,取10~12mm，制件厚不大于6mm,取12~15mm.冷却管道之间距离应不大于管道直径3倍制件与冷却管道之间距离是管道直径地~3倍选该项黄色线为翻水线第30页用向导创建冷却水道点击Moldling菜单下拉Coolingcircuitwizard用先建线办法创建出来冷却管道也如图所示向导建立起来冷却管道第31页分析前设置分析类型选择Cool+Flow+Warp浇注系统不变化成型工艺参数不变化，既：模温仍沿用60度，料温200度，开模时间5秒其他也用系统自动设置将工艺设置中如右图几项打钩，各项表达如下Considermoldthermalexpansion选择表达考虑模具热膨胀对分析成果产生影响Isolatecauseofwarpage独立翘曲分析分别列出冷却，收缩率，分子定向等原因对制品变形奉献Useiterativesolver使用迭代器，单元数在5000以上时可提升计算效率，减少分析时间第32页分析成果Averagetemperature,part制件平均温度(温差在20℃范围内)但本制品较难做到，根据其用途，可不做要求，若要则需改善冷却管道，如此则增加了成本第33页Circuitcoolanttemperature（进出口温差＜5℃）由图中右侧坐标可知，冷却管道进出口温度之差可满足要求冷却剂采取25度水第34页CircuitReynoldsnumber（＞5000）

冷却剂雷诺数，是衡量冷却一种主要指标由图中坐标及制品颜色可知雷诺数可满足要求第35页Temperature(top),part（型腔与型芯温差＜20℃)由图中坐标及颜色可知，制品大部分为蓝颜色，代表温度在40度左右，可满足要求第36页

Timetofreeze,part（零件凝固时间）制品各部分冷却时间，图中绿色部分冷却时间最大以此项作为顶出制品参照时间第37页Circuitmetaltemperature（进出口温差＜3℃）如图，分析成果还勉强满足要求第38页Clampforce看最大锁模力（选设备）由图看出，最大锁模力为17.5T，注射机锁模力必须能够大于17.5T第39页

Weldlines是否影响强度、外观（浇注系统设计、工艺设计）

Airtraps是否影响充填、烧焦（浇注系统设计）

成果都比之前方案好

第40页Frozenlayerfraction看浇口凝固时间（成型周期）由成果懂得，成型周期为9.601S第41页Pressureatfill/packswitchover最大注射压力（工艺）最大注射压力为37.43T第42页Shearrate,bulk不能超出材料允许应力（材料库）二者相比，分析成果没有超出材料允许应力第43页Warp分析最大形变量为0.4429，位于制品四个边角上0.4429mm,故应从减少收缩不均进行改善。办法：改善浇注系统，增加冷管，合理布局；调整充填速度，流道第44页由冷却原因引发形变量由冷却不均引发形变量最大为0.0392mm另外还能够查看各个平面形变量第45页收缩不均引发形变量最大形变量是0.4342mm,位于制品四个边角上第46页分子取向不均引发形变量由以上分析可知，引发制品形变量最大原因是收缩不均，最大值为0.4342mm，而所有原因引发收缩不均为第47页最后改善为取得最佳工艺，先进行工艺窗口分析分析