冷卻分析的案例
Moldex3D模流分析之SYNC for SOLIDWORKS的冷卻分析
當(dāng)塑件冷卻到頂出階段時，其溫度應(yīng)低于材料熱變形的溫度 (deflection temperature)，如此才可以避免變形的發(fā)生，否則，有可能因為脫模時的外力而發(fā)生殘留應(yīng)力的釋放，或翹曲變形等嚴(yán)重的問題。冷卻過程無論是周期平均(cycle-average)方法或是全瞬時冷卻(full transient cool)都非常復(fù)雜，使用 Moldex3D 的冷卻分析來模擬這個過程可以幫助了解和解決相關(guān)問題。
1. 冷卻功能導(dǎo)覽 (Cool Function Overview)
?Solid模型冷卻分析的基本功能 (Basic Functions for Cool Analysis of Solid Model )
Solid模型冷卻分析的基本功能如下：
-能力: 解決冷卻相關(guān)問題，例如：
?冷卻時間(Cooling time)
?溫度(Temperature)
?密度(Density)
?熱通量(Heat flux)
?總散熱量(Heat Load)
?冷卻效率(Cooling efficiency)
?熔融區(qū)域(Melting core)
?瞬時模溫行為(Transient mold temperature behavior)
-分析結(jié)果(Result analysis): 分析結(jié)果可以藉由控制顯示設(shè)置工具欄(Display Toolbar)在展示窗口(Display Windows)上查看流域分布圖標(biāo)，或是顯示XY圖( XY Curve)。
2. 全瞬時冷卻分析 (Fully Transient Cool Analysis)
如前所述，當(dāng)傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)不再只有冷卻功能時，周期平均(cycle-average)方法則不再適用。
展開 Moldex3D模流分析之3D實體水路分析新增判斷冷卻效率指標(biāo)
為了達(dá)到較佳的冷卻效率，一般希望冷卻水路中的冷媒形成紊流，而雷諾數(shù)(Reynolds number) 的大小為形成紊流的依據(jù)(以圓形水路為例，雷諾數(shù)到達(dá)4000以上則形成完整的紊流)。因此，雷諾數(shù)可做為判斷冷卻效率的重要依據(jù)。Moldex3D 支持顯示雷諾數(shù)在水路中的分布狀況，提供使用者一個判斷冷卻效率的指標(biāo)。
步驟1：在新項目中匯入一個水路的3D實體網(wǎng)格模型，并輸入分析所需材料、成形及計算參數(shù)。
注：此例中為了突顯雷諾數(shù)的效應(yīng)，系故意在成型參數(shù)中將兩條水路的設(shè)為不同的流率值。
步驟2：在計算參數(shù) (Computation Parameter) 中的冷卻分析 (Cool) 選單中，勾選執(zhí)行冷卻水路分析 (Cooling channel analysis by)，并選擇進(jìn)行冷卻水管網(wǎng)絡(luò)分析 (Run cooling channel network analysis) 以啟動進(jìn)階冷卻水路分析。完成后點選確認(rèn)(OK)。
步驟3：將冷卻分析(cooling)或瞬時分析(transient analysis)加入到分析順序并執(zhí)行開始分析(Run Now)。
步驟4：在完成冷卻分析后，在冷卻結(jié)果選單中點選冷卻水管雷諾數(shù) (Coolant Channel Reynolds Number) 來觀看雷諾數(shù)的分布。如下圖所示，流率較高的水路中有較高的雷諾數(shù)也代表提供更好的冷卻效率。
冷卻水管雷諾數(shù) 冷卻效率 (各別水管)
展開 冷卻分析需要留意的地方
冷卻分析需要留意的地方
1．
冷卻結(jié)構(gòu)要合理，不合理的冷卻結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可能不合理；
2．
流動、冷卻工藝設(shè)置中材料選擇不統(tǒng)一，如果設(shè)置了冷卻工藝條件中的塑料種類后改變了流動工藝條件中的塑料種類，此時冷卻工藝中的塑料種類不能自動改變；
3．
冷卻基準(zhǔn)編輯工具條不夠穩(wěn)定，少用；
4．
壁厚對冷卻分析的影響較大，特別是冷卻時間分布結(jié)果，如果發(fā)現(xiàn)冷卻時間分布結(jié)果不合理，可查看制品壁厚是否也不合理，建議導(dǎo)入圖形生成2DM后用網(wǎng)格管理器對配對厚度進(jìn)行調(diào)整；
5．
如果冷卻分析出現(xiàn)收斂特別慢的情況，可能是網(wǎng)格錯誤造成的，查看冷卻分析日志文件*.clog查看出錯單元，建議手工修復(fù)網(wǎng)格；
6．
留意特殊冷卻結(jié)構(gòu)是否和制品相交，如果冷卻系統(tǒng)和制品相交，分析結(jié)果在相交部位嚴(yán)重不合理。
1．
導(dǎo)入制品圖形時，選擇單位要合理，如果零件本身就很大，選擇米或者英尺就會超出程序中設(shè)定的最大范圍，會導(dǎo)致劃分網(wǎng)格死機(jī)；
2．
導(dǎo)入制品圖形的時候會進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，其中包含了修復(fù)重疊的功能，但修復(fù)重疊的算法還有待于改進(jìn)。如果某個區(qū)域存在重疊，而修復(fù)算法多次循環(huán)后不能修復(fù)，該區(qū)域的單元就被刪除，如果發(fā)現(xiàn)劃分后的2DM網(wǎng)格中有空洞，就是該原因造成的，此時可用網(wǎng)格管理器手工修復(fù)，最好不要自動修復(fù)，因為自動修復(fù)可能會造成重疊；
3．
展開 Moldex3D模流分析之韓國KOPLA使用Moldex3D縮短汽車件67%冷卻時間
由于HTN材料的注塑是在非常高的模具溫度和熔膠溫度下進(jìn)行的，因此須面對的最大問題是如何縮短冷卻時間。此案例的分析的目的是縮短生產(chǎn)溫控器外殼所需的冷卻時間，并幫助客戶優(yōu)化其成型參數(shù)和冷卻水路。透過Moldex3D模擬分析，KOPLA驗證嵌件材料和水路設(shè)計變更帶來的效益，成功縮短冷卻時間，滿足客戶的需求。
挑戰(zhàn)
須縮短冷卻時間
須幫助客戶優(yōu)化產(chǎn)品制造中的成型參數(shù)和冷卻水路
解決方案
使用Moldex3D機(jī)臺模式來使仿真分析的設(shè)置，更貼近實際案例；并以Moldex3D冷卻分析來預(yù)估需要的冷卻時間
效益
縮短68%冷卻時間
Moldex3D機(jī)臺模式可使仿真更貼近實際客戶案例的情境
找出最佳水路配置設(shè)計、成型參數(shù)和嵌件材料
案例研究
KOPLA必須降低其溫控器外殼產(chǎn)品在成型過程中所需的冷卻時間(原始設(shè)定為85秒)，但仍需要確保有充分的冷卻，來避免產(chǎn)品溫度過高產(chǎn)生的問題。因此他們使用Moldex3D機(jī)臺模式來進(jìn)行冷卻線路設(shè)計、冷卻分析，模擬實際成型過程，驗證原始設(shè)置(圖一)和設(shè)計變更，以獲得所需的冷卻時間。
Fig. 1溫控器外殼的成型參數(shù)和冷卻水路設(shè)計
經(jīng)Moldex3D的驗證發(fā)現(xiàn)，由于所需的冷卻程度只有80%，原始設(shè)定的85秒冷卻時間顯然過高(圖二)。在更換嵌入件材料(圖三)并延長冷卻系統(tǒng)中的擋板長度后(圖四)，Moldex3D的冷卻分析結(jié)果顯示所需的冷卻時間就更少(圖五)。
展開 
Moldex3D模流分析之暫態(tài)冷卻分析
新的繪圖結(jié)果現(xiàn)在顯示著多條僅有最后一個循環(huán)的溫度變化曲線，可以看出充填與開模過程中的升溫、保壓與冷卻階段的降溫。藉由曲線，亦可看出整個成型的過程中，內(nèi)層的降溫較外層降溫慢(黃線與藍(lán)線)。
注意：若僅分析瞬時冷卻(Ct)，假設(shè)狀態(tài)為不分析充填過程中任何的熱效應(yīng)，周期開始時熔膠馬上充滿模穴后冷卻。
Moldex3D模流分析之冷卻系統(tǒng)建模之二
冷卻系統(tǒng)建模 (Cooling System Modeling)
4. 開始冷卻分析 (Run Cooling Simulation)
提交分析作業(yè)
在主頁簽中分析順序的下拉選單里選取瞬時分析 –Ct F P Ct W，接著單擊計算參數(shù)開啟計算參數(shù)精靈，因為增加了模座與水路，導(dǎo)致當(dāng)前組別與復(fù)制前不一致，因此會挑出一個窗口說明目前設(shè)定可能與模型，加工條件不一致，這時請選僅重置不一致設(shè)定。在冷卻分析 –C 頁簽當(dāng)中勾選執(zhí)行水路分析(進(jìn)行冷卻水管網(wǎng)絡(luò)分析)后點選確認(rèn)。單擊計算管理員開啟計算管理并提交此次模擬工作。當(dāng)所有分析皆顯示已完成，接著便可檢視此次分析的結(jié)果。
檢視冷卻結(jié)果
分析程序結(jié)束后，組別2的項目樹狀表中會新增原本組別(組別1)所沒有的結(jié)果項。由于已經(jīng)建立冷卻系統(tǒng)，且分析順序加入冷卻分析(C)，因此有一組與冷卻結(jié)果相關(guān)的分析結(jié)果可供檢視。展開冷卻結(jié)果并單擊溫度，即可于顯示窗口中檢視按照溫度圖例所繪出的溫度分布圖。更進(jìn)一步檢視內(nèi)部的溫度分布而非僅表面溫度分布，可以透過單擊結(jié)果頁簽中的切片開啟檢視工具(切片頁簽)。在切片頁簽中，啟用一個平面(YZ)并設(shè)定數(shù)字(3)顯示截面的分布結(jié)果。在顯示窗口中檢視結(jié)果后，可按離開關(guān)閉任意后處理工具。
在項目樹形圖的冷卻結(jié)果項中，有更多不同的結(jié)果項目可以檢視，如熔融區(qū)域可以檢視塑件是否可以被頂出，模具溫度差則可檢視模穴與模仁冷卻是否平均。除了上述的結(jié)果項外，由于在先前計算參數(shù)設(shè)定中已開啟執(zhí)行水路分析，因此還有冷卻水路流率可供檢視冷卻水路內(nèi)部的冷卻行為。
5.
展開 Moldex3D模流分析之冷卻系統(tǒng)圖解
使用FFEM可以在數(shù)分鐘之內(nèi)完成任何復(fù)雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現(xiàn)計算不收斂、計算時間過長(通常需要數(shù)小時以上)、計算內(nèi)存過大…等問題。
Moldex3D/Solid-Cool為真實三維實體模流分析技術(shù)，使用High Performance Finite Volume Method(HPFVM)作為數(shù)值解法，同時配合3D模型充填分析結(jié)果進(jìn)行計算，針對真實3D模流冷卻分析提供一個高效率的算法。包含塑件、冷卻水管與模座，均為三維實體元素。Moldex3D/Solid-Cool另有Fast-Cool計算模塊可利用近似 Shell 模塊之水管元素，無需產(chǎn)生模座實體元素，此可大幅簡化幾何建模產(chǎn)生網(wǎng)格之負(fù)擔(dān)并提高求解效率，可適用于快速之水管設(shè)計評估驗證。
模具冷卻中用到的組件有許多種，在此介紹幾種基本組件。
模具冷卻系統(tǒng)
?一般水管
一般水管位于模座內(nèi)部，用于維持模座溫度。
? 軟管
軟管被用于串接一般水管，預(yù)設(shè)為絕熱。
? 岐管
負(fù)責(zé)連接模溫機(jī)及模具水管，將一根分歧成多根水管，或者集中多根水管成為一根。
隔板與噴泉式水路
?隔板式水路
這種水路組件是在水管孔洞中，放入一個隔板，將圓形的孔洞隔成兩個半圓形水管。隔板式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。
?噴流式水路
類似隔板式水路，這種水路組件是在鉆出的圓孔中，在孔內(nèi)再放入一根圓管，流體先流進(jìn)圓管內(nèi)，再從環(huán)形管流出。噴流式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。
展開 Moldex3D模流分析之冷卻系統(tǒng)設(shè)計
使用FFEM可以在數(shù)分鐘之內(nèi)完成任何復(fù)雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現(xiàn)計算不收斂、計算時間過長(通常需要數(shù)小時以上)、計算內(nèi)存過大…等問題。
Moldex3D/Solid-Cool為真實三維實體模流分析技術(shù)，使用High Performance Finite Volume Method(HPFVM)作為數(shù)值解法，同時配合3D模型充填分析結(jié)果進(jìn)行計算，針對真實3D模流冷卻分析提供一個高效率的算法。包含塑件、冷卻水管與模座，均為三維實體元素。Moldex3D/Solid-Cool另有Fast-Cool計算模塊可利用近似 Shell 模塊之水管元素，無需產(chǎn)生模座實體元素，此可大幅簡化幾何建模產(chǎn)生網(wǎng)格之負(fù)擔(dān)并提高求解效率，可適用于快速之水管設(shè)計評估驗證。
模具冷卻中用到的組件有許多種，在此介紹幾種基本組件。
模具冷卻系統(tǒng)
?一般水管
一般水管位于模座內(nèi)部，用于維持模座溫度。
? 軟管
軟管被用于串接一般水管，預(yù)設(shè)為絕熱。
? 岐管
負(fù)責(zé)連接模溫機(jī)及模具水管，將一根分歧成多根水管，或者集中多根水管成為一根。
隔板與噴泉式水路
?隔板式水路
這種水路組件是在水管孔洞中，放入一個隔板，將圓形的孔洞隔成兩個半圓形水管。隔板式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。
?噴流式水路
類似隔板式水路，這種水路組件是在鉆出的圓孔中，在孔內(nèi)再放入一根圓管，流體先流進(jìn)圓管內(nèi)，再從環(huán)形管流出。噴流式水路通常被用來冷卻塑件中心卻沒有足夠的空間鉆出U形水路。
展開 Moldex3D模流分析之冷卻系統(tǒng)建模
注意：若僅分析瞬時冷卻(Ct)，假設(shè)狀態(tài)為不分析充填過程中任何的熱效應(yīng)，周期開始時熔膠馬上充滿模穴后冷卻。
Moldflow冷卻分析之關(guān)鍵技術(shù)-新科益
Moldflow冷卻分析之關(guān)鍵技術(shù)
一、概述
注塑模冷卻系統(tǒng)設(shè)計的好壞是模具設(shè)計成功與否的一個關(guān)鍵因素，它直接影響塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在注塑成型過程中，塑料制品在型腔中的冷卻時間要占整個成型周期的70%~80%，而且冷卻的速度和均勻性直接影響制品的性能。如果冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理的話，會造成生產(chǎn)周期過長，成本過高，另一方面，不均勻的冷卻效果也會造成產(chǎn)品因熱應(yīng)力而產(chǎn)生翹曲變形，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)。
二、冷卻分析技術(shù)的作用
衡量模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計好壞的標(biāo)準(zhǔn)有兩個：一是是制品冷卻時間最短；二是使制品的各個部位均勻冷卻。影響冷卻系統(tǒng)的因素很多，除了塑料制品的幾何形狀、冷卻介質(zhì)、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑料頂出溫度外，還涉及到塑料與模具之間的非穩(wěn)態(tài)熱循環(huán)交互作用。用實驗的方法來測試不同的冷卻系統(tǒng)對冷卻時間和制品質(zhì)量的影響是相當(dāng)困難的，也是不現(xiàn)實的。傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計多以經(jīng)驗為主，往往無法將冷卻系統(tǒng)優(yōu)化，以進(jìn)行均勻而有效的冷卻，結(jié)果造成成型周期過長，并可能是產(chǎn)品冷卻不均而導(dǎo)致翹曲變形。計算機(jī)分析與模擬則是完成這種預(yù)測的最佳方法。Moldflow可以對冷卻系統(tǒng)作優(yōu)化設(shè)計，通過分析冷卻系統(tǒng)對流動過程的影響，優(yōu)化冷卻管道的布局和邊界條件，從而產(chǎn)生均勻的冷卻，并由此縮短成型周期，減少產(chǎn)品成型后的內(nèi)應(yīng)力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。
詳細(xì)文章內(nèi)容請訪問新科益網(wǎng)站：http://www.cadit.com.cn/tradenews1.asp?id=253
展開 MoldFlow分析結(jié)果講習(xí)--冷卻分析結(jié)果解釋
冷卻液雷諾數(shù)（Circuit Reynolds number）
這是回路中某一單元中冷卻液的雷諾數(shù)。雷諾數(shù)是用來表征流體流動狀態(tài)的一個純數(shù)。流動狀態(tài)為湍流時傳熱效率高。當(dāng)雷諾數(shù)大于2200時，流體開始處于過渡流狀態(tài)，大于4000時處于湍流狀態(tài)。冷卻分析時的缺省值是10,000。與流動速率一樣，當(dāng)各條管道流動速率不一致或采用并聯(lián)管道時，這個結(jié)果很有用。
冷卻液溫度（Circuit Coolant Temperature ）
這個結(jié)果顯示了冷卻液流經(jīng)冷卻管道時的溫度變化。一般情況下，冷卻液溫度的升高不要超過3oC。
管道表面金屬溫度（Circuit Metal Temperature）
這個結(jié)果顯示了冷卻管道表面。即冷卻液和金屬的界面的溫度。這個溫度應(yīng)該不能比冷卻液溫度高5oC以上。通過這個結(jié)果我們可以看到回路中熱量傳遞最高的部位。如果這個溫度太高，則表明該部位需要加強(qiáng)冷卻.
展開 
Moldex3D模流分析之冷卻設(shè)定標(biāo)簽
模座預(yù)熱 (Mold Preheat)：模座預(yù)熱分析需要在模型中有冷卻水路或加熱棒時才能被選用。點擊成型條件精靈冷卻設(shè)定頁面下模座預(yù)熱選項旁的設(shè)定來操作。
Moldflow冷卻分析技術(shù)
- 瞬態(tài)模具溫度分布及瞬態(tài)冷卻液溫度
- 瞬態(tài)注件溫度和冷卻管道溫度結(jié)果也可得到
五．結(jié)論
通過Moldflow 冷卻分析模塊的分析，可以優(yōu)化模具設(shè)計方案的冷卻系統(tǒng)，包括：冷卻管道的數(shù)量、位置、尺寸大小以及冷卻過程中的各項參數(shù)等。優(yōu)化后的方案可以減少動、定模溫差，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。
計算機(jī)冷卻散熱系統(tǒng)分析 風(fēng)冷與液冷耦合 實例
該計算機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱分析的實際例子
特點：
模型直接讀取；
網(wǎng)格自動劃分；
空氣流域自動生成；
冷卻液流域自動生成；
風(fēng)扇曲線工作點計算得出；
工程師所作的工作：
選擇網(wǎng)格定義等級
選取3D部件，定義材料物性；
選取3D部件，定義PCB板；
選取3D部件，定義熱源；
選擇二維面，定義接觸熱阻（導(dǎo)熱膠）；
操作簡單高效。。。。。。
冷卻散熱系統(tǒng)分析（風(fēng)冷與液冷耦合）.part1.rar
冷卻散熱系統(tǒng)分析（風(fēng)冷與液冷耦合）.part2.rar
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展開 計算機(jī)冷卻散熱系統(tǒng)分析 風(fēng)冷與液冷耦合 實例
該計算機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱分析的實際例子
特點：
模型直接讀取；
網(wǎng)格自動劃分；
空氣流域自動生成；
冷卻液流域自動生成；
風(fēng)扇曲線工作點計算得出；
工程師所作的工作：
選擇網(wǎng)格定義等級
選取3D部件，定義材料物性；
選取3D部件，定義PCB板；
選取3D部件，定義熱源；
選擇二維面，定義接觸熱阻（導(dǎo)熱膠）；
操作簡單高效。。。。。。
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