什么是模流分析?

发布日期:[08-12-28 01:10:09] 浏览人次:[]

参数条件

※ 选定冷却机具之大小

※ 找出局部热点或冷点

※ 缩短成形周期

※ 节省成本

※ 减少成品变形扭曲,改善质量

※ 提供开模与顶出时机之判断

以下是一个冷却设计的案例﹐产品是一个汽车仪表板内装盒﹐

首次加工时:因内部有许多肋部突起﹐冷却管路加工不易﹐因此被省略。

此种冷却设计的效果﹐观察其模具温度分布如下图﹐成品外围受到有效冷却﹐温度降低为蓝色﹐但中央则仍保持高温(黄绿色)。这是温度分布的不均匀性﹐影响到成品收缩不均。

收缩不均造成的翘曲如下图﹐产品中央位置由上下两端向内凹﹐翘曲值达5.6mm。

探讨原因﹐内外侧温度不同是主要问题。因此重新修改冷却管路设计﹐加强公模内部冷却如下图﹐增加了多处管路。

修正后的新成品翘曲值减低为3.5mm。

翘曲分析

翘曲主要是因为收缩不均所造成的﹐收缩均匀的成品只是尺寸变小﹐若不均则成品产生扭曲。在一个成品﹐收缩性的变化可能有几种型式:

  1. 区域性(region to region):平面位置不同。
  2. 厚度层(through the thickness):厚度位置不同。
  3. 方向性:平行/垂直分子方向

基本影响收缩的因素﹐则有

  1. 自由体积收缩: 此为P-V-T实验量测得到的数据。
  2. 结晶性:材料在结晶过程产生相变化﹐结晶性高的物料收缩会较大。
  3. 模具限制:模壁若阻隔了塑料自由收缩﹐则收缩量会变小。
  4. 分子配向性:在流动过程产生的方向性﹐若不及释放﹐则平行于分子主要配向与垂直方向会有不同收缩值。

为了控制翘曲﹐首先要了解影响收缩率的操作参数有:

归纳翘曲的主要因素﹐可以分成三大类:

  1. 冷却性差异(differential cooling):冷却效率所影响﹐冷面会先收缩﹐但很快固化﹐收缩量固定﹔但热面缓慢收缩﹐分子有较长时间重排﹐收缩量会更大。

  1. 区域收缩性差异(differential shrinkage):随厚度或位置而有不同﹐随保压效率所决定。

  1. 分子配向性差异(orientation):浇口位置﹐流动方向等是主要因素。例如下例为一中央进料圆盘﹐流动方向主要是延半径辐射方向﹐当此径向收缩大于其垂直方向时﹐产品会发生图上马鞍状翘曲﹔若收缩是垂直方向大于半径方向时﹐则发生图下钟形翘曲。

收缩分析─ 读取流动、冷却分析结果,配合材料物性,计算成品之:

  1. 各方向收缩率
  2. 分子配向性(ORIENTATION)
  3. 面积收缩率
  4. 体积收缩率
  5. 进行单变量分析

翘曲─ 读取收缩分析结果,限定边界条件,计算因收缩不均所造成的各方向翘曲率。详细功能再细分为线性、非线性、挫曲分析与单变量分析等。

  • 模拟可能翘曲形状
  • 诊断寻找,造成翘曲之原因
  • 逻辑判断,提供解决方案
  • 以最佳充填、保压、冷却等操件条件,减少成品翘曲变形
  • 以肉厚变化及补强等方式,可减低翘曲变形

翘曲的型态与计算方式﹐则可以再区分为线性与非线性两种﹔线性关系是翘曲值与收缩量成线性比例﹔非线性关系则是因为材料产生挫曲 (Buckling)与永久变形﹐变形量与收缩负荷呈非线性比例﹐需另外以不同数值解法计算(大位移变形)。

以软件计算翘曲值﹐首先需进行挫曲分析计算﹐求得特征值(Eigenvalue)﹐判断变形形态是线性或非线性。特征值是表示在当时收缩负荷下﹐会发生挫曲的比例值﹔当此特征值大于一时﹐表示在全部(百分之百)负荷收缩范围内﹐成品不会发生挫曲﹐计算翘曲只需要以线性比例描述。若特征值小于一﹐产品在收缩负荷内就会发生挫曲﹐产生非线性变形。

挫曲分析:应先判断为线性或非线性

小位移分析:计算线性变形

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