翹曲的案例
Moldex3D模流分析之反轉(zhuǎn)翹曲 解決翹曲
本項目中汽車零件─塑料鉤(圖一)在第一次試模時出現(xiàn)翹曲；即使調(diào)整了制程參數(shù)，翹曲問題仍然存在。斯洛伐克科技大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院(MTF STU)使用Moldex3D研究翹曲的起因，并尋找可行的解決方案。最后根據(jù)Moldex3D的翹曲分析結(jié)果，優(yōu)化模具設(shè)計，成功解決翹曲問題，避免不必要的重工。
圖一 本案例之塑料鉤
挑戰(zhàn)
必須控制并降低過大的翹曲量
須在短時間內(nèi)找到可行的解決方法
解決方案
MTF STU團隊根據(jù)Moldex3D翹曲分析，輔助功能制造者尋找最適的解決方案，以修改模座設(shè)計。
效益
達(dá)到尺寸規(guī)格要求
避免工具制造錯誤和重工所造成的成本浪費
縮短校正問題的流程
案例研究
肉厚產(chǎn)品的制造過程中，最大的難題是如何達(dá)到所需的尺寸精度。本案例目標(biāo)為解決此塑料鉤的翹曲問題。該產(chǎn)品的尺寸誤差容忍度為± 1.5 mm，但原始設(shè)計在鉤子區(qū)域的翹曲卻達(dá)到1.86 mm(圖二)。
圖二 原始設(shè)計及容易產(chǎn)生翹曲位置
針對這類案例，一般程序是會先進(jìn)行制程參數(shù)優(yōu)化；然而在多次修改制程參數(shù)后，翹曲結(jié)果仍未見改善。因此工具制造商尋求MTF STU的協(xié)助，藉由Moldex3D的數(shù)值分析技術(shù)來驗證可能的解決方案。
后續(xù)以Moldex3D進(jìn)行以下研究計劃：
設(shè)計變更后的水路系統(tǒng)驗證
氣體輔助成型技術(shù)應(yīng)用的驗證
模具設(shè)計變更，以達(dá)到成型產(chǎn)品所需的幾何和尺寸精度
在此階段中，在模座加入數(shù)條冷卻水路及噴泉式水路(圖三、圖四)，并藉由Moldex3D評估水路系統(tǒng)的設(shè)計變更。然而這仍無法解決產(chǎn)品翹曲問題。Moldex3D冷卻分析結(jié)果顯示，原始的水路系統(tǒng)的冷卻效果已相當(dāng)足夠，無須再添加額外的水路。
展開 塑膠材料的收縮與翹曲(二)
塑膠材料的收縮與翹曲(二)
■ 型創(chuàng)科技/ 劉文斌 技術(shù)總監(jiān)
纖維補強塑料
纖維補強塑料由于其纖維具有高度纖維排向效果，所以 此材料射出件也會因纖維排向造成不同方向具有不同 的特性。對于一無補強材添加的純料塑料及一有纖維補 強的塑料，在相同產(chǎn)品設(shè)計下相互比較其翹曲方向，不 難發(fā)現(xiàn)可能對于相同射出件會產(chǎn)生出完全相反的翹曲趨 勢，如(圖1)所示。
圖1: 未補強材料與纖維補強材料對射出件產(chǎn)品翹曲的影響
冷卻效率對產(chǎn)品翹曲的影響 整體產(chǎn)品具有不均勻冷卻(局部位置的冷卻速率與大部 分區(qū)域不同)或是產(chǎn)品厚度方向具有不對稱性的冷卻， 都會造成產(chǎn)品有不一致的收縮量，同時也會衍生出翹曲 問題。所以經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在冷卻后開模頂出會有嚴(yán)重的翹曲現(xiàn)象。
一般射出件成品的翹曲原因
一般射出件成品的翹曲原因可以分為：(a)成品整體的冷 卻不均勻，例如產(chǎn)品局部位置的冷卻過快或過慢，尤其 常見的是冷卻水路設(shè)計上水管的排列疏密度或冷卻效率 差異，也會造成產(chǎn)品整體的冷卻不均勻現(xiàn)象。 (b)針對 局部位置如果成品厚度方向上具有不對稱性的冷卻，也 會造成厚度方向的收縮量值不同，而衍生出翹曲現(xiàn)象。
產(chǎn)品厚度參數(shù)對產(chǎn)品翹曲的影響
射出產(chǎn)品的厚度越大其收縮量值會越大；由于大部份 射出件的厚度都不是均勻的，所以沒纖維補強塑料的 產(chǎn)品大部分的翹曲問題，可能都是來自產(chǎn)品厚度的不 均勻性所造成。另外產(chǎn)品厚度的不均勻性，也會影響 到產(chǎn)品的冷卻速率或是結(jié)晶程度的差異。高結(jié)晶程度 會伴隨著較高的體積收縮量，而較慢的冷卻速率通常 可以有較高的結(jié)晶度，所以產(chǎn)品在厚度上的差異，往 往就會因為其冷卻速率不同，而造成結(jié)晶性材料的結(jié) 晶化程度不同，進(jìn)而衍生收縮量值不一致而最后形成 產(chǎn)品的翹曲現(xiàn)象。
展開 Shape成功優(yōu)化汽車車頂機匣零件翹曲問題
但塑料件制造的一大問題是因尺寸及厚度而引發(fā)的翹曲。因此Shape Corp采用以反變形技巧為基礎(chǔ)的制程及方法重新設(shè)計零件，以求減少翹曲。Moldex3D解決方案能從軟件將逆模型導(dǎo)出，以預(yù)測并解決翹曲，并可讓模具制造者補償模具中不可避免的變形情況。Shape的產(chǎn)品如圖1所示。
圖1：車頂機匣零件
面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對
本次案例面臨的主要挑戰(zhàn)分別為「減少間隙內(nèi)的翹曲及零件組裝的填隙公差」及「幾何特征的翹曲超過容許范圍」。
對于上述提到的挑戰(zhàn)，因產(chǎn)品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。因此Shape選擇將零件預(yù)先反翹曲一個比例，以減少整體翹曲。帶來的效益如下：
降低機臺噸數(shù)；
避免裝配時發(fā)生問題；
減少翹曲；
改進(jìn)整體產(chǎn)能。
案例研究
本案例主要目的是解決車頂機匣零件的翹曲問題，此產(chǎn)品對成品尺寸精度有特定要求，有多個位置需和其他零件進(jìn)行組裝，如圖2組裝圖所示。
圖2：成品組裝圖
首先，在原始設(shè)計的組別中，Z方向位移處的翹曲結(jié)果，顯示正向翹曲約8毫米，負(fù)向翹曲約14毫米?？偽灰铺幍?em>翹曲則約2.52到15.20毫米，如圖3所示。
圖3：原始設(shè)計總位移
透過輸出仿真翹曲模型在Rhino中進(jìn)行交叉驗證，比較原始CAD模型與仿真后產(chǎn)品翹曲模型距離約14.35毫米，如圖4所示。
圖4：原始CAD模型與仿真之翹曲模型迭圖比較
接下來，根據(jù)Moldex3D的翹曲分析結(jié)果，以反轉(zhuǎn)翹曲方式進(jìn)行模具補償，來進(jìn)行幾何的設(shè)計變更，修正翹曲問題。流程如下：將Moldex3D變形后模型導(dǎo)出，并于Inceptra軟件中將STL檔案轉(zhuǎn)換為STEP檔案，接著在Inceptra反轉(zhuǎn)翹曲方向并導(dǎo)出模型，如圖5所示。
展開 Moldex3D模流分析之汽車車頂機匣零件翹曲問題
但塑料件制造的一大問題是因尺寸及厚度而引發(fā)的翹曲。因此Shape Corp.采用以反變形技巧為基礎(chǔ)的制程及方法重新設(shè)計零件，以求減少翹曲。Moldex3D 解決方案能從軟件將逆模型導(dǎo)出，以預(yù)測并解決翹曲，并可讓模具制造者補償模具中不可避免的變形情況。Shape的產(chǎn)品如圖一所示。
圖一 車頂機匣零件
挑戰(zhàn)
• 減少間隙內(nèi)的翹曲及零件組裝的填隙公差
• 幾何特征的翹曲超過容許范圍
解決方案
因產(chǎn)品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。因此Shape選擇將零件預(yù)先反翹曲一個比例，以減少整體翹曲。
效益
• 降低機臺噸數(shù)
• 避免裝配時發(fā)生問題
• 減少翹曲
• 改進(jìn)整體產(chǎn)能
案例研究
本案例主要目的是解決車頂機匣零件的翹曲問題，此產(chǎn)品對成品尺寸精度有特定要求，有多個位置需和其他零件進(jìn)行組裝，如圖二組裝圖所示。
圖二 成品組裝圖
首先，在原始設(shè)計的組別中，Z方向位移處的翹曲結(jié)果，顯示正向翹曲約 8 毫米，負(fù)向翹曲約 14 毫米。總位移處的翹曲則約2.52到15.20毫米，如圖三所示。透過輸出仿真翹曲模型在Rhino中進(jìn)行交叉驗證，比較原始 CAD 模型與仿真后產(chǎn)品翹曲模型距離約14.35毫米，如圖四所示。
圖三 原始設(shè)計總位移
圖四 原始 CAD 模型與仿真之翹曲模型迭圖比較
接下來，根據(jù)Moldex3D的翹曲分析結(jié)果，以反轉(zhuǎn)翹曲方式進(jìn)行模具補償，來進(jìn)行幾何的設(shè)計變更，修正翹曲問題。流程如下：將Moldex3D變形后模型導(dǎo)出，并于Inceptra軟件中將STL檔案轉(zhuǎn)換為STEP檔案，接著在Inceptra反轉(zhuǎn)翹曲方向并導(dǎo)出模型，如圖五所示。
展開 
Moldex3D模流分析之翹曲變形標(biāo)簽
翹曲變形頁簽 (Warp Tab)
在計算參數(shù)的翹曲變形(Warp)頁簽中，使用者可以依據(jù)計算需求指定翹曲分析的設(shè)定，或者也可以用提供的默認(rèn)值。可供設(shè)定的項目則會因為材料與網(wǎng)格模型的不同而有所變動。
注：點擊預(yù)設(shè)可以將所有翹曲計算參數(shù)回復(fù)成默認(rèn)值。
求解器及元素種類 (Solver and Element Type)
標(biāo)準(zhǔn) (Standard) 求解器使用線性架設(shè)的翹曲行為并簡化成型中的溫度變化來進(jìn)行高速的翹曲分析，提供溫度由保壓結(jié)束(EOP)冷卻至室溫所造成的變形結(jié)果。線性 (Linear) 元素種類在計算時考慮的是較簡化的元素間的關(guān)系來加速計算，反之二次式高階 (Quadradic) 元素種類則考慮更多及進(jìn)階的元素間關(guān)系也消耗更多計算資源來提高精確率。
強化版翹曲求解器 (Enhanced Warp Solver)
強化版 (Enhanced) 翹曲求解器需要分析組別的材料當(dāng)有結(jié)構(gòu)黏彈(Structure VE) 數(shù)據(jù)時方能啟用，并更進(jìn)一步強化Moldex3D翹曲分析的精確性，利用的是耦合下列三個主要的物理現(xiàn)象的模擬 ：
•黏彈性材料性質(zhì) (Structure VE)：由于塑料在冷卻階段由液態(tài)、膠態(tài)至固態(tài)的劇烈形變，結(jié)構(gòu)黏彈更能有助于預(yù)測材料模樹在不同事件根據(jù)溫度的變化，利用的是由多個Maxwell模式并聯(lián)來的進(jìn)階模型(可以參照翹曲參考數(shù)據(jù)章節(jié)下結(jié)構(gòu)黏彈性更多相關(guān)內(nèi)容)。
•瞬態(tài)溫度(Tc)變化：由于高度受溫度變化歷程影響的非線性行為，瞬態(tài)的冷卻結(jié)果能讓結(jié)構(gòu)黏彈(Structure VE)的變化有更好的預(yù)測(可以參照冷卻章節(jié)下的瞬態(tài)冷卻更多相關(guān)內(nèi)容)。
展開 塑料連接器產(chǎn)品翹曲常見原因分析及改善方案
此外，在產(chǎn)品中加入塞子進(jìn)行翹曲糾正也是一種創(chuàng)新方法，在易收縮的部分增加塞子夾持，隨產(chǎn)品一同出貨，可以有效防止焊板過高溫時產(chǎn)生翹曲。
8.先進(jìn)評價方法的應(yīng)用
要準(zhǔn)確分析和控制翹曲變形，需要借助先進(jìn)的檢測設(shè)備和方法。國高材分析測試中心提供全面的翹曲評價測量解決方案，包括采用3D輪廓掃描儀進(jìn)行產(chǎn)品表面三維形貌快速獲取、二次元影像量測儀實現(xiàn)精密尺寸檢測，以及TMA（熱機械分析儀）評價材料線膨脹系數(shù)，從而預(yù)測原材料在熱過程中引發(fā)翹曲的傾向。
二次元影像量測儀
此外，中心不僅提供檢測數(shù)據(jù)，還深入結(jié)合材料特性、工藝條件等多維度信息，幫助定位翹曲根源，并提出針對性改善方案。通過完整的“檢測-分析-解決”支持體系，可系統(tǒng)性地優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、材料選型與工藝參數(shù)，從源頭降低翹曲風(fēng)險，保障產(chǎn)品精度與可靠性。
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9.結(jié)論與展望
產(chǎn)品發(fā)生翹曲的原因較為復(fù)雜，本文從產(chǎn)品設(shè)計的角度對改善方法進(jìn)行了系統(tǒng)性的解析。一切翹曲都是應(yīng)力不平衡所致，因此在產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格遵循壁厚均勻及模流平衡的原則。
通過系統(tǒng)化的設(shè)計優(yōu)化和精密的檢測控制，可以有效管理連接器產(chǎn)品的翹曲變形問題。隨著新材料、新工藝的不斷發(fā)展，翹曲控制技術(shù)也將持續(xù)進(jìn)步，為連接器行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供有力支持。未來的研究方向?qū)⒏幼⒅赜诙辔锢韴鲴詈戏治觥⒅悄芑A(yù)測算法以及更先進(jìn)的矯正技術(shù)開發(fā)，為連接器產(chǎn)品的質(zhì)量提升開辟新的可能性。
展開 Moldex3D模流分析之翹曲預(yù)測要精準(zhǔn) 材料黏彈性很重要
作品大綱
要達(dá)到期望的產(chǎn)品質(zhì)量并符合公差需求，翹曲預(yù)測至關(guān)重要；對纖維強化塑料來說尤其如此?？紤]材料黏彈性對于翹曲的影響，其重要性與應(yīng)用程度也漸趨普及。在本研究中，Moldex3D用于研究黏彈性對翹曲分析的影響。藉由開發(fā)一種建立纖維強化塑料非等向性黏彈行為的方法，同時進(jìn)行實驗驗證，利用含肋條的實驗?zāi)＜?D掃描進(jìn)行。結(jié)果顯示，正確的黏彈模型與量測方法對描述翹曲行為是不可或缺的。
挑戰(zhàn)
須開發(fā)一個可仿真產(chǎn)品翹曲并進(jìn)行實驗驗證的系統(tǒng)
了解翹曲仿真中黏彈性的重要性
研究如何在實際產(chǎn)品中降低翹曲
解決方案
利用Moldex3D進(jìn)行完整的瞬時分析，透過標(biāo)準(zhǔn)翹曲及含有黏彈的翹曲求解器獲得翹曲預(yù)測值，最后透過來自GOM GmbH的ATOS Triple Scan III 3D掃描來比對軟件的翹曲預(yù)測結(jié)果。
效益
引入黏彈后，產(chǎn)品最大翹曲量值預(yù)測正確性在不含纖材料上提升520%，在含纖材料上則提升78%
判別影響翹曲的重要因子
省下試誤法的開發(fā)成本
案例研究
本項目由曾在Moldex3D總部實習(xí)的博士生Philipp Siegfried Stelzer與奧地利的高分子產(chǎn)品工程學(xué)系(Institute of Polymer Product Engineering)的Major教授，以及德國Polyplastics Europe GmbH公司共同研究完成。
若要確保產(chǎn)品質(zhì)量，正確的翹曲預(yù)測是必要的。為了準(zhǔn)確模擬預(yù)測翹曲的趨勢和量值，則首先要先掌握材料特性。本項目目的即為驗證材料的黏彈性對于翹曲預(yù)測的影響。
在基準(zhǔn)檢驗中使用兩種材料，包括純PBT熱塑性高分子材料，以及含30%短纖維的PBT。本項目包含原料的全面量測，以獲得材料的熱流變及機械性質(zhì)，而這些皆為進(jìn)行Moldex3D仿真時所必須的信息。
展開 關(guān)于縱梁翹曲問題的研究
本文針對汽車車身某處縱梁沖壓件焊接面產(chǎn)生翹曲的原因及解決方案進(jìn)行了闡述，通過對零件的造型、沖壓工藝方案、現(xiàn)場模具調(diào)試等3個方面對翹曲缺陷進(jìn)行分析，歸納并制定了相應(yīng)的解決方案，最終使翹曲缺陷得到消除，為以后的模具設(shè)計和模具調(diào)試提供借鑒與參考。
縱梁是車架裝配的基礎(chǔ)，縱梁的單件精度是車架制造精度的基礎(chǔ)。近年來，為了降低汽車重量，汽車鈑金件采用的材質(zhì)向著高強化、輕量化方向發(fā)展。但是，隨之而來的材料強度的提高，使得縱梁成形回彈問題更加復(fù)雜和突出，尤其是縱梁腹面的縱向翹曲和橫向扭曲，變形程度大、不穩(wěn)定，這些問題無法通過生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)整解決，必須依靠數(shù)控加工的方式進(jìn)行回彈補償。
本文研究了縱梁回彈的數(shù)值模擬方法，并通過試驗對數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行了驗證，制定了縱梁成形的模具補償方案，對縱梁翹曲和扭曲進(jìn)行補償，提高了縱梁成形的精度。
縱梁腹面翹曲問題描述
圖1為某車型的縱梁內(nèi)板現(xiàn)場調(diào)試過程中在腹面位置產(chǎn)生的翹曲缺陷，這些缺陷會影響產(chǎn)品的焊接，導(dǎo)致焊點不牢，出現(xiàn)開焊的風(fēng)險，直接影響車身焊接質(zhì)量。圖2為CAE分析在Springback時，確認(rèn)制件與凹模工具對比狀態(tài)，Autoform分析結(jié)果同樣有翹曲狀態(tài)。經(jīng)過對CAE分析結(jié)果和現(xiàn)場調(diào)試狀態(tài)對比，制件翹曲問題為工藝問題，現(xiàn)場調(diào)試無法徹底解決，必須依靠數(shù)控加工的方式進(jìn)行回彈補償。
圖1 翹曲截面圖示
圖2 CAE分析截面圖示
縱梁腹面翹曲問題原因分析
縱梁制件造型為“幾”字形結(jié)構(gòu)，腹面拔模角成形角度為5°，單純采用試驗研究和理論解析方法，難以有效解決現(xiàn)場翹曲等問題。以下從零件的產(chǎn)品造型的成形特點、現(xiàn)場的沖壓工藝設(shè)計以及成形原理等方面分析該區(qū)域產(chǎn)生翹曲的原因。
展開 Moldex3D模流分析之應(yīng)用Moldex3D于斷筋平板產(chǎn)品翹曲研究
大綱
塑料射出成型雖然可以快速且大量生產(chǎn)，但因制程引起的翹曲缺陷卻難以輕易獲得解決。此研究透過產(chǎn)品的肉厚設(shè)計(平板 vs. 40％突變厚度平板)，以及溫度參數(shù)(30°C、45°C及60°C)的變化來觀察各組合對于翹曲的影響。這份研究結(jié)果可以解決收縮翹曲問題，建立肉厚減薄的設(shè)計規(guī)范供產(chǎn)業(yè)界應(yīng)用。
挑戰(zhàn)
隨著產(chǎn)品設(shè)計愈趨復(fù)雜，產(chǎn)品肉厚對于收縮翹曲的影響性非常大，這類缺陷對于產(chǎn)品良率有直接影響，常常會造成產(chǎn)品尺寸不準(zhǔn)確或是裝配不全的問題。此外，影響翹曲的因子相當(dāng)眾多，例如：溫度、肉厚均勻性、殘留應(yīng)力以及冷卻時間…等，必須透過適當(dāng)?shù)目刂坪驮O(shè)計才能成功生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
案例研究
以往為解決產(chǎn)品翹曲，通常都是透過調(diào)整制程參數(shù)；但假如在產(chǎn)品設(shè)計端的設(shè)計有超過規(guī)范時，單靠制程參數(shù)要解決務(wù)問題則是相對困難。為了要有效解決及控制翹曲問題，本研究使用創(chuàng)新的突變?nèi)夂裨O(shè)計搭配溫度控制來改善翹曲問題，希望此種方法可建立起設(shè)計規(guī)范，并實際應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。
為了解產(chǎn)品肉厚設(shè)計以及溫度對于翹曲的影響，此研究在實驗和分析產(chǎn)品部分設(shè)計一長方平板與一單邊突變厚度(40%)的平板搭配特殊設(shè)計的扇形澆口，以確保熔膠進(jìn)行充填時可同時間達(dá)到相同位置。
分析結(jié)果與實際產(chǎn)品
透過兩側(cè)不同溫度參數(shù)控制可使得平板以不同形式收縮造成翹曲，翹曲方向向上為U向下為反U字型，而在翹曲觀察點的部分，以長平板與澆口接觸點開始分為10等分，紀(jì)錄其每一點的翹曲位置。在分析的model上也設(shè)置9個與實驗測試點一樣位置的量測點，以幫助我們分析完成后可以快速地取得所需要的信息。
展開 Moldex3D模流分析之翹曲分析 Warp
翹曲分析 Warp
翹曲是影響產(chǎn)品質(zhì)量最明顯和最關(guān)鍵的現(xiàn)象之一，通過減少產(chǎn)品翹曲，提高成品率，從而降低公司成本。
Moldex3D Warp允許使用者對厚件和厚度變化幅度大的零件進(jìn)行動態(tài)翹曲分析。藉由翹曲分析，使用者可以輕松驗證收縮效應(yīng)造成的產(chǎn)品變形率，并有效地識別翹曲原因。對于纖維填充材料而言，翹曲分析結(jié)合復(fù)合材料理論和纖維排向結(jié)果(使用Fiber模塊) 來預(yù)測非等向性收縮、殘余應(yīng)力和材料粘彈性對翹曲的影響。此外，可以通過FEA接口模塊接軌其他結(jié)構(gòu)性分析軟件，以執(zhí)行更真實的結(jié)構(gòu)分析。
功能
? 在實際成型之前預(yù)測最終產(chǎn)品形狀，并確定翹曲的根本原因。
? 可評估位移、體積收縮、密度、纖維排向（需Fiber模塊）、熱/流動引起的殘留應(yīng)力、區(qū)域收縮效應(yīng)、溫度差異效應(yīng)、平整度
? 考慮材料特性、流動/保壓/冷卻制程、模內(nèi)干涉(IMC)對翹曲的影響。
? 強化版翹曲分析功能是包含瞬時歷史效應(yīng)進(jìn)行迭代計算，連結(jié)物理現(xiàn)象包括冷卻階段的收縮效應(yīng)與產(chǎn)品頂出后的自由形變、固化過程中的黏彈效應(yīng)、溫度的瞬時效應(yīng)，可更準(zhǔn)確地對產(chǎn)品進(jìn)行殘余應(yīng)力分析，得到更精確的翹曲結(jié)果。
? 薄殼產(chǎn)品的大變形也可使用非線性翹曲分析獲得更準(zhǔn)確的模擬結(jié)果。
特色
塑件翹曲分析
? 計算從加工條件到環(huán)境條件的溫度或壓力改變時，導(dǎo)致材料收縮之最終塑件形狀
殘留應(yīng)力分析
? 塑件頂出后即收縮變形至一均衡形狀；此時，塑件內(nèi)部殘存的壓力稱為制程殘留應(yīng)力
? 計算成型周期時產(chǎn)生之殘留應(yīng)力，包含溫度效應(yīng)、壓力分布、纖維配向及幾何特征
模具干涉
? 在產(chǎn)品彈出之前，模具內(nèi)部已經(jīng)產(chǎn)生了翹曲變形。但由于剛性模具的限制而自由收縮和變形
? 使用模具干涉計算翹曲，可提高翹曲分析精度
展開 Moldex3D模流分析之利用DOE模塊設(shè)定制程改善翹曲、線性收縮
圖二 產(chǎn)品翹曲分析結(jié)果的主效應(yīng)圖
從圖二可看出，增加保壓壓力和冷卻時間，可減少翹曲量。若提高熔膠溫度，則會增加翹曲量。充填時間設(shè)定為 0.2 秒或 0.3 秒時，翹曲量比 0.1 秒略為輕微。 由此可得知，若要達(dá)到較小的翹曲量，最佳 的制程設(shè)定 應(yīng)為：熔膠溫度 225°C 、保壓壓力 15MPa 、冷卻時間 12 秒、充填時間 0.3 秒。
Plazology 接下來根據(jù)Moldex3D的分析結(jié)果，以統(tǒng)計軟件Minitab 17找出四項控制因子中，何者對產(chǎn)品翹曲的影響最大。 從圖三可看出，對翹曲量的影響最大的是冷卻時間(Rank 1)，其次依序是保壓壓力(Rank 2)、熔膠溫度(Rank 3)和充填時間(Rank 4)。
圖三 響應(yīng)統(tǒng)計表 ( 翹曲量 )
圖四是比較九個不同項目翹曲結(jié)果的分區(qū)圖，看起來項目 3 是其中翹曲程度最輕微的。
圖四 產(chǎn)品總翹曲量之分區(qū)圖
真圓度量測 ( 節(jié)點之間的線性收縮 -%)
不管是在現(xiàn)實生活或是模擬分析中，真圓度都不容易測量。在現(xiàn)實生活中，兩點間的距離可以用坐標(biāo)測量機(coordinate-measuring machine)測量而得；而在模擬分析中，不同節(jié)點之間的線性收縮，則可藉由Moldex3D測量出來(圖五)。首先找出八個不同的節(jié)點，并測量輸送管上分別通過A、B、C、D四點的直徑的線性收縮。線性收縮越小，則產(chǎn)品的真圓度越佳。
圖五 八個用于測量線性收縮的節(jié)點
圖六呈現(xiàn)的是不同節(jié)點間線性收縮的主效應(yīng)圖。
圖六 不同節(jié)點間線性收縮的主效應(yīng)圖 ( 真圓度測量 )
從 圖六可觀察 到，若要有較佳的真圓度 ( 或較小的線性收縮 ) ，就需要較低的熔膠溫度、較短的冷卻和充填時間，以及較大的保壓壓力。
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Moldex3D模流分析之非線性翹曲分析
-提交作業(yè)以進(jìn)行翹曲分析
步驟五：完成所有的分析設(shè)定后，點擊 開始分析，將分析序列中含有翹曲變形的作業(yè)提交給計算管理員。計算完成后，可以于項目樹中選擇翹曲結(jié)果，觀察變形預(yù)測。
結(jié)果：用戶可以比較標(biāo)準(zhǔn)版翹曲和非線性翹曲的結(jié)果。在這個案例中，可以觀察到考慮幾何非線性后，變形明顯較大。
Moldex3D模流分析之非線性翹曲分析
圖七 原始網(wǎng)格與簡化網(wǎng)格比較
結(jié)論
除了標(biāo)準(zhǔn)和強化版翹曲分析外，Moldex3D還提供了考慮幾何非線性的翹曲求解器。我們強烈建議使用者選擇此求解器來進(jìn)行殼件產(chǎn)品，如汽車零件和光學(xué)組件的翹曲分析。此外，我們還提供了一個界面供用戶使用元素量較少的模型進(jìn)行分析，以降低分析的總計算成本。
Moldex3D模流分析之探究共射出產(chǎn)品物理機制并解決翹曲問題
本案例中，云科大團隊研究由包覆射出成型拓展至共射出成型，以找出翹曲變形的物理機制。在多材質(zhì)包覆成型制程中，不均勻的體積收縮、積熱和散熱等因素，可能造成內(nèi)凹或外擴等不同方向的翹曲，因此必須要加以控制翹曲量。另外在共射成型中，翹曲情形受到核心料穿透距離影響甚巨。若核心料穿透距離大于臨界值，就能夠大幅改善翹曲情形。藉由Moldex3D模流分析軟件的幫助，云科大成功優(yōu)化制程條件，并解決了翹曲問題，有助于未來多材質(zhì)共射成型的研究。
挑戰(zhàn)
控制共射出制程的塑料性質(zhì)、核心料/皮層料比例和制程參數(shù)
翹曲問題
產(chǎn)品尺寸精度控制
解決方案
透過Moldex3D共射出模塊找出核心料/皮層比率和制程參數(shù)，成功控制核心料穿透和翹曲現(xiàn)象
效益
改善翹曲量53%
減少試模時間和成本
案例研究
本項目目標(biāo)主要為研究造成翹曲現(xiàn)象的物理機制，改善產(chǎn)品翹曲。為了能夠?qū)采涑龀尚椭瞥逃懈钊氲难芯?，云科大團隊決定使用Moldex3D軟件。本案例的產(chǎn)品幾何模型、流道系統(tǒng)和產(chǎn)品尺寸如圖一所示。圖二說明翹曲的變化趨勢：S0是產(chǎn)品設(shè)計的原始長度；在Corner A，當(dāng)S1<S0時，成品呈現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象；在Corner B，當(dāng)S2<S0，成品也是內(nèi)凹。S2-S1則是呈現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲趨勢。
圖一 產(chǎn)品幾何尺寸
圖二 內(nèi)凹及外擴定義：(1) 在Corner A，當(dāng)S1<S0時，成品呈現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象；(2)在Corner B，當(dāng)S2<S0，成品也是內(nèi)凹
藉由研究發(fā)現(xiàn)，翹曲改善情形與核心料穿透距離有關(guān)。如圖三所示，當(dāng)核心料穿過紅色對角線后，亦即當(dāng)核心料比率超過20%(中央核心穿透距離超過36 mm)，翹曲就能顯著改善。因此云科大進(jìn)行了以下的設(shè)計變更：(1)調(diào)整核心料比率；(2)降低塑料溫度；(3)降低第一射的流率。
展開 造成沖壓件翹曲不平的原因
五金沖壓加工廠在金屬沖壓件在沖壓加工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)些缺限，今天介紹下沖壓件翹曲不平是什么原因造成的。
沖壓件毛坯材料在與凸模、凹模接觸的瞬間首先要拉深彎曲，然后剪斷、撕裂。由于拉深、彎曲、橫向擠壓各種力的作用，使制件展料出現(xiàn)波浪形狀，制件因而產(chǎn)生翹曲。
沖壓制件翹曲產(chǎn)生的原因有以下幾個方面:
1. 沖裁間隙過大，則在沖裁過程中，制件的拉深，彎曲力大，易產(chǎn)生翹曲。改善的辦法可在沖裁時用凸模和壓料板緊緊地壓住，以及保持鋒利的刃口，都能受到良好的效果。
2. 凹模洞口有反錐:制件在通過尺寸小的部位時，外周就要向中心壓縮，從而產(chǎn)生彎曲。
3. 制件結(jié)構(gòu)形狀產(chǎn)生的翹曲:制件形狀復(fù)雜時，制件周圍的剪切力就不均勻，因此產(chǎn)生了由周圍繞向中心的力，使制件出現(xiàn)翹曲。解決的辦法就是增大壓料力。
4. 材料內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的翹曲：材料在軋制卷繞時產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，在沖裁后移到時表面，制件將出現(xiàn)翹曲。解決的方法是開卷時通過矯平機矯平。
5. 由于油、空氣和接觸不良產(chǎn)生的翹曲:在沖模和制件、制件和制件之間有油、空氣等壓迫制件時，沖壓件會產(chǎn)生翹曲，特別是薄料、軟料更易產(chǎn)生。但如果均勻的涂油、設(shè)置排氣孔，可以消除翹曲現(xiàn)象。制件和沖模之間表面有雜物也易使制件產(chǎn)生翹曲。
6. 沖裁時接觸不良也會產(chǎn)生翹曲。
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