moldflow翘曲分析4

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影响翘曲因素
PVT曲线 (压力/体积/温度)
高的冷却速率 低结晶度 填充造成的取向 平行与垂直方向的收缩差异 模具的约束 在模具内，平面上的单元没有收缩 在产品厚度方向温度差异 造成弯矩
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Moldflow中CRIMS 模型
PVT Plot
Viscosity Plot
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原始方案：Z向变形
1mm 1mm Z向最大变形约2mm。 1mm 1mm
1mm
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优化方案：材料特性
PP RR93 : Samsung
1. 2. 3. 4. 5. 6. melt density 0.84281 g/cu.cm solid density 1.0006 g/cu.cm ejection temperature 119 deg.C recommend mold temperature 33 deg.C recommend melt temperature 210 deg.C absolute maximum melt temperature 270 deg.C 7. 8. 9. 10. 11. 12. minimum melt temperature 190 deg.C maximum melt temperature 230 deg.C miniimum melt temperature 30 deg.C maximum melt temperature 60 deg.C maximum shear rate 100000 1/s maximum shear stress 0.2500 MPa
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纤维取向分析
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增进它的强度和确保生产品质
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纤维取向分析
计算所以纤维取向结果都在流动分析完成 此外计算下面的结果 平均纤维方向 纤维取向张量 可利用生动的输出显示纤维取向 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
区域 A = 区域 B
平行方向上的收缩
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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
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优化填充、冷却、保压降低翘曲变形
一、优化填充
决定浇口位置 合理的工艺条件
优化产品的填充，平衡流动，无过保压，困气等
——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 data
取向效应
取向效应是指沿流向的收缩和垂向的收缩不同而产生的翘曲
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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
Tensile Stress
Frozen and Shrunk
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LARGELY UNIFORM HEAT REMOVAL 1. Part thickness W Channel diameter D < 2mm 8mm-10mm < 4mm 10mm-12mm < 6mm 12mm-15mm 2. Spacing 3. Spacing b = 2-3 X channel diameter D a = max 3 X channel diameter D
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。
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二、收缩不均匀引起的翘曲变形
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.
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Free
Free
Volume
Pressure Temp
Free
Mold restraint模具约束
Free
Orientation方向
Fixed
Fixed
Free
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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Hale Waihona Puke Baidu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
2、 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：深盒状产品，由于角落处热量集中，收缩较大，带来弯曲 变形。
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一、冷却不均匀引起的翘曲变形
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10°C 以上，易引起较大的翘 曲变形。 Tensile Stress Hot Side
优化浇注系统，且平衡流道
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优化填充、冷却、保压降低翘曲变形
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
Moldflow翘曲分析
翘曲产生原因 翘曲分析过程
纤维取向分析
翘曲的解决方法实例
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
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Moldflow 的计算方法
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原始方案：材料特性
PP Lupol TE-5007B : LG Chemical
1. 2. 3. 4. 5. 6. melt density solid density ejection temperature recommend mold temperature recommend melt temperature absolute maximum melt temperature 0.7751 g/cu.cm 0.9289 g/cu.cm 93 deg.C 50 deg.C 230 deg.C 320 deg.C 7. 8. 9. 10. 11. 12. minimum maximum minimum maximum maximum maximum melt temperature melt temperature melt temperature melt temperature shear rate shear stress 200 deg.C 280 deg.C 20 deg.C 80 deg.C 24000 1/s 0.2600 MPa
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此方案中，其X方向变形 量为1.83mm，明显超标。
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优化方案
侧壁厚度：3mm->2.5mm
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优化方案中,翘曲变形量由1.83mm 减小至0.67mm,符合要求。
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案例3: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。 产品尺寸： 250×250×31mm 基本壁厚：2.5mm
在在保压结束后,以动态形式显示不同厚 度纤维取向性
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纤维取向张量结果
以XY曲线显示出在不同厚度中纤维取向
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翘曲的解决方法实例
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。
基于计算的热和压力引起的残余应力分布
应力通过单元厚度上的计算 Parallel（水平的） Perpendicular（垂直的） Input into structural analysis program（适用于结构分析项目）
When corrected with shrinkage data（当使用修正的收缩数据时）
——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
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收缩计算
收缩计算的基本原则
Volumetric shrinkag体收缩
Free
Crystallinity（结晶度）
Crystallinity
分子取向 玻纤取向 浇口位置 冷却管路设计/参数 工艺参数
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翘曲的产生
浇口在中心的产品取向影响
水平方向上的高收缩
垂直方向上的高收缩
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区域收缩对比取向效应
材料取向方向
垂直方向上的收缩
区域A. 由于取向效应而引 起的收缩
区域B.虚线区域收缩
Cold Side
当由于冷却不均匀引起产品翘曲变形时，通过优化冷却水路，使产品获得均匀 的冷却。下图是冷却水路设计的一般准则。
W
b D a D a
b
NON-UNIFORM HEAT REMOVAL Large spacing a + small spacing b + large channel diameter D
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
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Moldflow中CRIMS 模型
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
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案例1:优化冷却水路
此产品为自动售货机的一块盖板。 主要问题：因为冷却不均匀，引起较大的翘曲变形。 材料: Lexan 500 (PC+10%GF), GE plastic (USA) 产品尺寸: 207.8╳29.5╳47.8mm 基本壁厚：1.9mm
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原始方案
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执行纤维取向分析
选择有添加纤维的塑料 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
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纤维取向分析结果
平均纤维,以动态形式显示不同时间内纤维取向 性,0.5表示排向性是不規則的,1表示纤维配向 直线排列
冷却系统
D10mm
37mm
动定模温差相差20°C
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原始方案
产品Y方向上变形量: 0.98mm。变形主要原因是冷却不均匀。
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优化方案
冷却系统
D10mm
20mm
动定模温差：20°C->10°C
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优化方案
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翘曲的产生
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
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翘曲的产生
浇口在中心的产品收缩影响
区域收缩 区域收缩
在产品中心的高收缩
在产品中心的低收缩
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翘曲的产生
取向效应
由流动和垂直 与流动方向的收缩差异造成 归因于：
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案例2:优化产品结构
产品信息: 1、该产品为冰箱温控板。 2、产品尺寸： 595×55.5×82mm 高度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
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原始方案
这是初始产品设计，中间厚度 1.7mm，侧壁厚度3.0mm。