MOLDFLOW培训

自然平衡流道系统
– 喷嘴和所有模穴之间的距离 和状况相同 – 所有模穴在相同的时间完成 充填，且各模穴的压力、温 度分布情况一致
流动平衡 流动平衡
流动平衡理论是说在模穴中所有的流动路径必须平衡，也就是说在相同的 时间相同的压力下完成充填。
人工平衡流道系统
– 以不同的流道尺寸使所有模 穴在相同的时间相同的压力 下完成充填
注塑成型周期 注塑成型周期
周期时间 充填时间 保压时间 冷却时间 开模时间
22秒 1 4 15 2
注塑成型过程 注塑成型过程
漏斗
充填Filling
– 模具闭合，螺杆快速向前移 动，把熔融的塑胶挤入模穴 内，采用速度控制；
料筒
螺杆 模具
保压Packing(保持Holding)
– 塑胶充填到设定体积，控制 器切换到压力控制，保压开 始，同时冷却开始；
注塑成型 注塑成型 流动行为 流动行为
注射成型 注射成型
注塑成型机 注塑成型机
锁模单元
在料筒和模具之间的喷嘴 Nozzle(不显示) Heater bands 电热器 Hopper 漏斗
射出单元
来自外部单元 的模具冷却
Barrel 料筒
Screw (Ram) 螺杆
注塑成型周期 注塑成型周期
开模时间 冷却时间 保压时间 充填时间
固定 固定
(2) 剪切率(Shear Rate)
慢速移动
低剪切速率
快速移动
高剪切速率
剪切率是熔融流体剪切流动的速率。
固定
固定
(3) 剪切应力(Shear Stress)
慢速移动
低剪切应力
快速移动
高剪切应力
剪切应力是熔融流体剪切流动的抵 抗力，高粘度造成高剪切应力。
固定
固定
粘 度 粘 度
粘度(Viscosity)是塑胶抵抗运动的能力，直接决定了塑胶分子的 流 动 难 易 ， Viscosity 又 依 赖 于 Shear rate、Temperature、 Pressure。
分析序列 分析序列
Flow + Stress Cool + Flow + Stress Flow + Cool + Flow + Stress OPTIM (Fill) OPTIM (Flow) Design Of Experiments (Fill) Design Of Experiments (Flow) Molding Window Gate Location Runner Balance Fill + Cool + Flow + Shrink Flow + Shrink Cool + Flow + Shrink Fill + Cool
设计原则 设计原则
均一方向和可控制的塑 胶流动形态 流动平衡 等压力降 不要超过材料允许的剪 切力范围 均匀的冷却 缝合线及熔合线的位置 避免滞流 (Hesitation) 避免潜流 (Underflow) 用导流（Flow Leaders） 与阻流（Flow Deflectors ）也即通过调整成品局部 区域的厚度来达到平衡的 充填； 设计合理的流道/模穴体积 比
1.10 Specific Volum e [cd^3/g]
PVT Data for Crystalline material
1.10 Specific Volum e [cm ^3/g] 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0 50 100 150 200 250 300 350 Temperature [ºC]
Balanced Thickness
Balanced Filling
合理的流道/模穴体积比 合理的流道/模穴体积比
设计高压力降的流道系统，让浇注系统里的塑胶材料体积尽可能的 少，从而使流道的体积在整个模穴体积中占比较低的比例。
产品体积 192.0 cc 流道系统的体积 13.4 cc 流道系统为产品体积的 7.0%
两股流动波前迎头相遇形成缝合线
两股流动波前流动方向相同，相遇 形成熔合线
Θ>135°:meld line Θ<135°: weld line
避免迟滞效应(Hesitation) 避免迟滞效应(Hesitation)
浇口位置要尽量远离 流动路径上肉厚变化 较大的区域 ，以避 免发生迟滞效应。
浇口
浇口
喷泉流动 喷泉流动
描述塑胶分子在模具中的流动形态 ； 与塑胶的流变性能及其长分子链有关； 出现的结果为，最先进入模具型腔的塑 胶会因凝固而停留在浇口附近的区域 会直接影响到表面的分子形态和纤维配 向。
熔融塑料
剪切流动 剪切流动
(1) 剪切流动(Shear Flow)
固定 移动
剪切流动是熔融流体在外力下的相对 滑动。
Viscosity = Shear Stress / Shear Rate
Viscosity
剪切速率影响粘度 高剪切速率导致低粘度
低粘度
高粘度
Shear Rate
流动截面/分子配向 流动截面/分子配向
高配向 低配向 高配向
张力
Shear rate - min
max
分子配向是由塑胶的剪切流动引起，凝固层存在最高的剪切率，故此区域的分 子配向也是最高的。中心区域的剪切率较低，中间区域的分子配向也较低。
2000udb创建个人数据库创建个人数据库从moldflowplasticszone网站上可得到有关帮助tools和dialogs问题解答问题解答浇口设计浇口设计浇口型式浇口型式hotdrop热流道浇口valve阀浇口边门浇口边门浇口一般厚度为产品壁厚的50到75以两个节点的beamelement建构edgegate翼状浇口翼状浇口以翼状减缓应力gatetabtabgate直接浇口直接浇口以beamelement建构有大而明显的浇口痕迹spruegate膜式浇口膜式浇口以膜式浇口作为圆柱状产品的内径通常有一段薄的区域与产品相连以shellelements建构gatelanddiaphragmgate环状浇口环状浇口象一个膜式浇口但位于产品的外侧以beams或shells建构ringgate扇形浇口扇形浇口可获得一个平缓的流动波前来进入产品平衡流动一般以beams或shells建构fangate膜片浇口膜片浇口设计来获得一个平缓的流动波前进入产品以beams或shells建构flashgate潜伏式浇口潜伏式浇口在分模线下与产品相交的圆锥状浇口一般小端直径为相接产品厚度的25到75partinglinesubmarinegate牛角式浇口牛角式浇口可能存在维护问题cashewgate针点浇口针点浇口一般入口直径为025到15mmpingate热流道浇口热流道浇口浇口形式和大小依赖于热流道的形式入口尺寸可能是很关键的所以喷嘴不能流口水以beams建构浇口可依热流道的形式和用法而变宽流体通道hotdrop阀浇口阀浇口与一般热流道浇口相似但浇口入口以一根阀针来封闭住在循环周期中阀针可能开闭好几次以beams建构valvepinvalvegate浇口应至少由三个element构成以能准确地模拟以下的项目gatefreezetime
最大剪切应力界限 最大剪切应力界限
在充填的过程中所产生的shear stress不要超过塑胶材料的允许范围， 这个范围需要视材料及其应用而定。 材料: ABS 剪应力界限: 0.3 MPa
在材料界限上的 应力图
均匀冷却 均匀冷却
热的一边 热的一边
凝固和收缩
张应力
冷的一边
冷的一边
当塑料接触到模具时，一边是冷的，另一边是热的，这将会导致。 热的一侧需要比较长的时间冷却和收缩（收缩大），而导致热的一 边象弓一样弯曲。
Temperature [ºC]
收缩(Shrinkage) 收缩(Shrinkage)
纯PC+ABS
PC+ABS+15%GF
沿着流动方向的收缩通常比垂直流动方向的收缩 大得多，对于添加了纤维的收缩刚好相反。
问题解答 问题解答
设计原则 设计原则
使用设计原则和Moldflow技术你就不须象这样 漫无目的的做事情了:
使用Flow Leaders和Flow 使用Flow Leaders和Flow Deflectors进行流动平衡 Deflectors进行流动平衡
Uniform Thickness Unbalanced Filling
在成品上局部区域 巧妙的增加(导流) 或者减少(阻流)壁 厚影改变填形态， 从而产生平衡的充 填效果。
分析顺序 分析顺序
构建分析模型（成品&模具） Fill充填
– 优化产品的充填 – 平衡流道系统或初步确定其尺寸 – 可能的保压条件
Warp翘曲
– 确定翘曲类型（只针对 midplane） – 确定翘曲量 – 确定翘曲原因 – 优化条件，减少翘曲
流动平衡 流动平衡
人工平衡流道系统的 使用有如下限制：
» » » » 非常小的产品 包含薄壁区域的产品 视凹陷很重要的产品 需平衡的流道长度的 比率太大的产品
之前
之后
等压力梯度 等压力梯度
等压力降的理论是指：最有效的充填形态为单位长度 的流动路径上，压力损失一致。
在充填结束时形成 压力达到最高值
避免潜流(Underflow) 避免潜流(Underflow)
在一个区域充填中和充填结束的期间内流动方向发生了改变。
Good
蓝色的速率箭头 应该垂直等高线
Not Good!
避免潜流(Underflow) 避免潜流(Underflow)
缝合线在凝固 层之内移动
箭头指示 塑料瞬时 的移Leabharlann 方 向 流动波前Flow front
分析序列选择 分析序列选择
分析序列 分析序列
Fill Fill + Cool + Flow Fill + Cool + Flow + Warp Flow Flow + Warp Flow + Warp + Stress Flow + Cool + Flow Flow + Cool + Flow + Warp Flow + Cool + Flow + Warp + Stress Cool Cool + Flow Cool + Flow + Warp Cool + Flow + Warp + Stress Stress
避免迟滞效应(Hesitation) 避免迟滞效应(Hesitation)
调节浇口大小来调节塑料流动
迟滞效应 最靠近竖浇道的塑 料在浇口处凝固 在流道中的流动阻力 较小
迟滞效应在中间的模穴 比右边的模穴更严重 传统解决方法 第一个浇口厚度加大 0.5mm，宽度从0.5mm 增加到0.75mm
现在第一个模穴比其它 的模穴充填更快
一般来说， 流道的体积 应该不超过 成品体积的 20％
问题解答 问题解答
MPI分析流程 MPI分析流程
Import CAD Model（导入CAD模型） Translate CAD Model（模型生成网格） Fix mesh（对网格进行修补） Build Feeding&Cooling system （浇注及冷却系统构建） Select material（选择材料） Process Setting（成型条件设定） Execute analysis（执行分析） Reading results（分析结果解析） Report（制作报告）
螺杆对熔融塑料施加一定的压力使更 多的塑料进入模穴内，这也称为“补 偿阶段”。
注塑成型过程 注塑成型过程
冷却Cooling
– 浇口凝固关闭，保压完 成，冷却继续； – 同时螺杆快速后移，为 下一次注射塑化树脂；
开模Mold Open
– 冷却完成，模具打开， 产品被顶出，完成循环 。
注塑模具 注塑模具
流动截面/热交换 流动截面/热交换
Hot Plastic Melt
Plastic Flow Heat Input High Shear Rate
Cold Mold
Heat Loss into the Tool
Frozen Layer
较慢的注射速率
对比
较快的注射速率
由剪切流动产生的热输入和进入模具的热损失之间应当是平衡的。
1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0 50 100 150 200 250 300
P=0[MPa] P=50[MPa] P=100[MPa] P=150[MPa] P=200[MPa]
P=0[MPa] P=50[MPa] P=100[MPa] P=150[MPa] P=200[MPa]
注射时间 /注射压力 注射时间 /注射压力
较短的注射时间将会生产较薄的凝固层及较大的流动通道。
为保证较快 的注射速度 ，注射压力 较高
注射时间长 ，导致凝固 层厚度增加 ，塑胶流动 通道变小
压力-体积-温度图(PVT) 压力-体积-温度图(PVT)
描述整个成型过程中塑胶的体积与温度和压力的关系
PVT Data for Amorphous Material
固定侧
可动侧
流动行为 流动行为
在注塑成型模具中，塑料分子的运动情况？
成型各阶段 成型各阶段
Filling Phase Pressurization Phase Compensation Phase
Filling，计量的充填模穴 Pressurization，建立模穴压力 Compensation，挤入额外的塑料以减少收缩 （冷 却过程中发生的收缩）
均匀冷却 均匀冷却
Cavity 冷 Core 热 热集中在公模 的角落
热的角落 (相对于凝固部分的 收缩，引起翘曲)
成品公、母侧应保证均匀的冷却。如果不能实现，尤其是在成品的 角落处，成品将会因为角落的变形而导致典型的盒状弓形翘曲。
考虑缝合线及熔合线的位置 考虑缝合线及熔合线的位置
假如无法消除缝合线(Weld line)及熔合线(Meld line)，则应将其置于 最不敏感的位置 。
均一方向和可控的流动形态 均一方向和可控的流动形态
均一流动方向的理论是说塑料在整个充填的过程中波前应以单一方向前进 。这会形成单一的分子配向。
分子配向不均一,可能导致 流痕、高剪切应力，翘曲 等问题 分子配向一致, 均匀的体积 收缩和应力分布
流动平衡 流动平衡
流动平衡理论是说在模穴中所有的流动路径必须平衡，也就是说在相同的 时间相同的压力下完成模穴的充填。