翹曲變形分析的案例
Moldex3D模流分析之翹曲變形標(biāo)簽
考慮模具干涉效應(yīng) (Consider in-mold Constraint Effect)：勾選此選項(xiàng)以考慮塑件頂出前在模具內(nèi)受到的收縮干涉，而翹曲分析后將會輸出額外的結(jié)果項(xiàng)顯示因?yàn)槟＞吒缮嫘?yīng)所導(dǎo)致的位移變形量。考慮模具干涉效應(yīng)的翹曲變形總量一般會比沒有考慮來的小。
求解器加速 (Solver Acceleration)：勾選此選項(xiàng)(默認(rèn))以啟用效率高的基材求解器做為計算工具。如果此選項(xiàng)被關(guān)閉，計算穩(wěn)定性會更好但也會耗費(fèi)更多的計算資源與時間。
考慮流動殘留應(yīng)力在翹曲分析 (Consider flow induced residual stress in stress page analysis)：勾選此選項(xiàng)以考慮流動殘留應(yīng)力對翹曲變形的影響，翹曲分析將會讀取充填/保壓分析輸出的流動殘留應(yīng)力結(jié)果 (由VE模塊之計算參數(shù)啟用)。否則翹曲的計算將只考慮溫度變化導(dǎo)致的體積收縮。
輸出熱位移：勾選此項(xiàng)目來在翹取結(jié)果輸出熱位移項(xiàng)目，也就是計算純粹在頂出后才產(chǎn)生的變形量以評估冷卻過程的效用。
纖維強(qiáng)化材料選項(xiàng) (Fiber-Reinforced Material Option)
Moldex3D可進(jìn)步地分析纖維強(qiáng)化材料（由塑料和纖維復(fù)合而成）的翹曲變形。唯有所選材料包含纖維時，才能選擇翹曲(Warp) 標(biāo)簽中的 纖維強(qiáng)化材料選項(xiàng)(Fiber-Reinforced Material Option)。
•計算考慮纖維配向效應(yīng) (Consider fiber orientation effect)
當(dāng)流動(F/P)分析有計算纖維排向時，可以啟用此選項(xiàng)(如果材料含纖則為預(yù)設(shè))來考慮纖維配向?qū)?em>翹曲結(jié)果的影響。則翹曲分析讀取充填與保壓模擬的纖維排向結(jié)果，以計算受影響的機(jī)械性質(zhì)(模數(shù))并提供做翹曲分析的計算。
展開 塑料制品的翹曲變形原因分析和解決方法
四、充填及冷卻階段對制品翹曲變形的影響
熔融態(tài)的塑料在注射壓力的作用下，充入模具型腔并在型腔內(nèi)冷卻、凝固。此過程是注射成型的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在這個過程中，溫度、壓力、速度三者相互耦合作用，對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有極大的影響。較高的壓力和流速會產(chǎn)生高剪切速率，從而引起平行于流動方向和垂直于流動方向的分子取向的差異，同時產(chǎn)生“凍結(jié)效應(yīng)”。“凍結(jié)效應(yīng)”將產(chǎn)生凍結(jié)應(yīng)力，形成塑件的內(nèi)應(yīng)力。溫度對翹曲變形的影響體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）塑件上、下表面溫差會引起熱應(yīng)力和熱變形；
（2）塑件不同區(qū)域之間的溫度差將引起不同區(qū)域間的不均勻收縮；
（3）不同的溫度狀態(tài)會影響塑料件的收縮率。
五、脫模階段對制品翹曲變形的影響
塑件在脫離型腔并冷卻至室溫的過程中多為玻璃態(tài)聚合物。脫模力不平衡、推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動不平穩(wěn)或脫模頂出面積不當(dāng)很容易使制品變形（前面已經(jīng)講過）。同時，在充模和冷卻階段“凍結(jié)”在塑件內(nèi)的應(yīng)力由于失去外界的約束，將會以“變形”的形式釋放出來，從而導(dǎo)致翹曲變形。
六、注塑制品的收縮對翹曲變形的影響
注塑制品翹曲變形的直接原因在于塑件的不均勻收縮。如果在模具設(shè)計階段不考慮填充過程中收縮的影響，則制品的幾何形狀會與設(shè)計要求相差很大，嚴(yán)重的變形會致使制品報廢（即收縮率的問題）。除填充階段會引起變形外，模具上下壁面的溫度差也將引起塑件上下表面收縮的差異，從而產(chǎn)生翹曲變形。對翹曲分析而言，收縮本身并不重要，重要的是收縮上的差異。在注塑成型過程中，熔融塑料在注射充模階段由于聚合物分子沿流動方向的排列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大，而使注塑件產(chǎn)生翹曲變形（即各向異性）。一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮會引起翹曲變形。
展開 Moldex3D模流分析之如何輸出變形結(jié)果為模具補(bǔ)償模型
在得知預(yù)期變形值下，使模具比實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計稍大，則產(chǎn)品最終尺寸可以更接近設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。 然而，由于成型工藝之復(fù)雜度的及其對部件變形的影響，可能難以獲得成型后尺寸變化并確定適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償值。 Moldex3D可以使用不同格式的STL輸出變形模型，以供進(jìn)一步應(yīng)用。 此外，結(jié)合NX全球變形功能，可以執(zhí)行模具補(bǔ)償法。
以下步驟顯示如何導(dǎo)出變形模型并執(zhí)行模具補(bǔ)償順序。
步驟 1：完成翹曲變形分析后，進(jìn)入結(jié)果分頁，然后單擊翹曲中的變形來進(jìn)行翹曲結(jié)果的輸出。主要會使用導(dǎo)出變形后模型的功能，可選擇的文件格式包括STL（ASCII），STL（Binary），CATIA RSO格式和NX Global變形格式。
注意：所有輸出檔案是包含變形訊息之表面網(wǎng)格元素數(shù)據(jù)，其相關(guān)的CAD內(nèi)核如下。 為了獲得變形幾何外形，需要進(jìn)一步的轉(zhuǎn)移過程，這也將在本節(jié)中介紹。
?檔案 *.stl 輸出文件格式設(shè)置為STL（ASCII）和STL（Binary）。
?檔案 *.rso 輸出文件格式設(shè)置為CATIA RSO格式。
?檔案 *.csv和 *_Deformed.csv 輸出文件格式設(shè)置NX Global 變形格式。
在步驟1開始前：預(yù)期在XYZ方向上以不同的變形補(bǔ)償率定義翹曲變形縮放。使用結(jié)果中測量工具上的距離檢查 XYZ 方向的線性收縮率。然后，按照三個方向的收縮百分比個別來補(bǔ)償模型。在此模型中，X 方向線性收縮率為 0.389%，Y 方向?yàn)?0.404%，Z 方向?yàn)?0.726%。
步驟 2：對于使用導(dǎo)出變形后模型的功能，需勾選變形后模型含收縮補(bǔ)償。選擇格式為NX Global變形格式，修改縮放比為"1"。還要在 XYZ 方向輸入個別的模具補(bǔ)償值，該值是線性收縮百分比的兩倍。 然后，指定另存新文件名稱和位置，然后點(diǎn)擊開始導(dǎo)出文件。
展開 Moldex3D模流分析之應(yīng)用Moldex3D實(shí)驗(yàn)設(shè)計法分析 降低隱形眼鏡殼模翹曲變形
由于隱形眼鏡殼模需要二次加工，尺寸精度要求高，收縮變形的容許范圍也相當(dāng)嚴(yán)苛。臺科大學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室原有之隱形眼鏡模具，導(dǎo)入Moldex3D模流軟件，藉由專家分析模塊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計法(DOE)，判別最佳成型參數(shù)，以此進(jìn)行設(shè)計變更，成功改善產(chǎn)品翹曲變形問題。
圖一 隱形眼鏡殼模之基弧與前弧
挑戰(zhàn)
尺寸收縮變形與翹曲
解決方案
利用Moldex3D 專家分析模塊找出最佳成型參數(shù)，改善產(chǎn)品收縮變形。
效益
減少試模時間與風(fēng)險，降低人力成本
改善產(chǎn)品翹曲變形達(dá)28%
案例研究
本案例的產(chǎn)品為隱形眼鏡殼模，因產(chǎn)品需要經(jīng)過二次加工，尺寸精度尤為重要。為了要提升產(chǎn)品精度，首先，臺科大團(tuán)隊(duì)透過Moldex3D專家分析模塊進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計法分析，找出最佳成型參數(shù)組別，將質(zhì)量因子設(shè)定為『最終總變形量』，再選擇四個與收縮有關(guān)的控制因子，分別為：模具溫度、熔膠溫度、保壓壓力和冷卻時間(圖二)。透過軟件分析各因子對隱形眼鏡殼模變形的影響，得到最佳參數(shù)組別，并可得知得知B因子- 塑料溫度為重要影響參數(shù) (圖三)。
圖二 使用Moldex3D DOE模塊仿真分析之設(shè)定
圖三 因子響應(yīng)圖
除了利用Moldex3D進(jìn)行DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計法分析取得最佳參數(shù)組合，臺科大團(tuán)隊(duì)還利用Moldex3D的充填分析檢視原始設(shè)計的問題點(diǎn)，并成功驗(yàn)證軟件的準(zhǔn)確度。從圖四對照圖可以發(fā)現(xiàn)，Moldex3D模擬原始設(shè)計在不同充填階段的充填情形，經(jīng)比較后發(fā)現(xiàn)與實(shí)際射出結(jié)果高度相符。
圖四 短射問題之模擬和實(shí)際射出對照表
透過Moldex3D充填分析可以了解，原始設(shè)計(圖五)存在流動不平衡的問題。當(dāng)充填至80%時，基弧已充填完成，但體積較大的前弧卻充填不到一半。
展開 
Moldex3D模流分析之如何克服家電外觀翹曲變形、成型周期過長難題
案例研究
首先經(jīng)由Moldex3D模流分析軟件分析，得知該產(chǎn)品有充填流動不平衡的問題，導(dǎo)致保壓不均勻、體積收縮不良產(chǎn)生變形；透過軟件的翹曲變形仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品在X方向呈現(xiàn)V形變形趨勢 (圖二)，可能導(dǎo)致日后組裝困難。另外，Moldex3D保壓仿真分析結(jié)果顯示，產(chǎn)品的保壓溫度分布幾乎都在凍結(jié)溫度(135°C)以上，代表保壓時間十分充足，可嘗試減少保壓時間。分析還顯示冷卻時間過長，因此希望藉由降低保壓與冷卻時間，改善成型周期過長問題。
圖二 X方向呈現(xiàn)V形變形趨勢，可能發(fā)生組裝困難
圖三 澆口已凍結(jié)，說明保壓時間已經(jīng)足夠，可以嘗試減少保壓時間
針對Moldex3D的模擬預(yù)測結(jié)果，開始進(jìn)行原始設(shè)計(Original 1)設(shè)計優(yōu)化，希望改善流動不平衡及縮短成型時間。由于原始設(shè)計的兩點(diǎn)進(jìn)澆方式導(dǎo)致流動不平衡，使產(chǎn)品出現(xiàn)收縮不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此改為單點(diǎn)進(jìn)澆，并選擇在產(chǎn)品中間位置進(jìn)澆(圖四)。同時，也進(jìn)行保壓時間(8.7秒-7秒)與水溫溫度(55°C-25°C) 兩個制程參數(shù)優(yōu)化，以利縮短成型周期。
完成設(shè)計變更組1后，再次利用Moldex3D進(jìn)行模擬分析后，獲得以下結(jié)果和結(jié)論：
• 降低了水溫，使溫差增大，冷卻效率提升且冷卻時間縮短，但公母模溫加大，也提升翹曲變形可能性。
• 改變進(jìn)澆位置無法改善翹曲變形，再加上采用低模溫可能使翹曲加大，因此改采修正產(chǎn)品肉厚方式進(jìn)行第二組設(shè)變。
圖五 設(shè)計 變更組 1(右)總翹曲變形量比原始設(shè)計(左)稍大
由于產(chǎn)品兩側(cè)肉厚不同，導(dǎo)致流動行為與體積收縮不均，即使進(jìn)行設(shè)計變更組1，產(chǎn)品變形也無法獲得明顯改善，因此修正產(chǎn)品肉厚設(shè)計為下一步主要的變更方向。
展開 CAE模流分析101招 -第 43 招、模具水路設(shè)計對產(chǎn)品翹曲變形的影響【水路設(shè)計篇】
CAE模流分析101招 -第 43 招、模具水路設(shè)計對產(chǎn)品翹曲變形的影響【水路設(shè)計篇】
■ Moldex3D/ 林秀春 協(xié)理
【內(nèi)容說明】
在射出成型模具中，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計甚為重要。因?yàn)槲ㄓ袑⒊尚退芗鋮s固化至具備相當(dāng)剛性，脫模后才可避免塑件因脫模外力產(chǎn)生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約70-80%，因此設(shè)計良好之冷卻系統(tǒng)可以大幅縮短成型時間，提高產(chǎn)率，縮短成本。
若冷卻設(shè)計不當(dāng)，如水路管徑太小、水路數(shù)量太少、距離塑件太遠(yuǎn)等，冷卻系統(tǒng)將會使成型時間拉長，增加成本；而冷卻不均勻更會進(jìn)一步造成塑件的翹曲變形。
案例成果分析
此案例完成分析結(jié)果確認(rèn)水路設(shè)計，并開始執(zhí)行完成3D 金屬打印模仁后，正式進(jìn)行射出成型實(shí)務(wù)驗(yàn)證。本次使用3D 金屬打印設(shè)備OPM250，打印尺寸240*240*150mm 的母模仁。并且透過紅外線熱顯像儀器驗(yàn)證異型水路設(shè)計，可有效將模具內(nèi)溫度帶走。透過2.5D 投影量測方式，量測尺寸的翹曲變形，確認(rèn)相關(guān)尺寸都得到改善，改善幅度從25%~50%，而實(shí)際生產(chǎn)的冷卻時間也改善幅度達(dá)25% 以上，由分析與現(xiàn)場成果驗(yàn)證可得知，異型水路能夠有效縮短成型周期和改善翹曲變形問題。
展開 原創(chuàng)：moldflow 3D CAE分析也能分離翹曲原因，注意點(diǎn)和具體操作見下。
3D 翹曲分析是否應(yīng)使用網(wǎng)格聚合和第二順序四面體單元控制，對于翹曲分析，這會導(dǎo)致一些小的差異，但可更快地生成結(jié)果。
3D變形分析要注意算法的設(shè)置，網(wǎng)格聚合選項(xiàng)在3D 翹曲分析的參數(shù)設(shè)置頁。對于矮胖形產(chǎn)品（寬厚比小于1：4）時選擇網(wǎng)格聚合以節(jié)省分析時間，對于薄壁產(chǎn)品則不適合選用網(wǎng)格聚合。
3D 翹曲分析的網(wǎng)格聚合
翹曲設(shè)置對話框 - 3D 翹曲高級選項(xiàng)
“3D 翹曲高級選項(xiàng)”對話框用于在未選擇啟用網(wǎng)格聚合的情況下指定 3D 翹曲分析的分析選項(xiàng)。選項(xiàng)包括：
小變形翹曲分析
如果希望正在設(shè)置的小變形可以輸出有關(guān)引起翹曲的最主要原因的信息，可使用此分析類型，它允許啟用“分離翹曲原因”選項(xiàng)。
將四面體單元升級為二階
該選項(xiàng)用于指定在 3D 翹曲中是否應(yīng)將由網(wǎng)格生成器創(chuàng)建的一階四節(jié)點(diǎn)四面體單元升級為二階十節(jié)點(diǎn)四面體單元。在零件的薄壁區(qū)域，二階單元可提高預(yù)測的精確性。
注：要訪問此對話框，請取消選中“工藝設(shè)置向?qū)А敝小?em>翹曲設(shè)置”頁面中的“使用網(wǎng)格聚合和二階四面體單元”復(fù)選框，然后單擊“高級選項(xiàng)”按鈕
展開 Moldex3D模流分析之非線性翹曲分析
我們的非線性翹曲分析中也將導(dǎo)入挫屈分析的特征向量，作為觸發(fā)非線性特性的缺陷。
以「非線性翹曲分析」進(jìn)行翹曲預(yù)測
Moldex3D針對使用者的翹曲分析需求，推出新的求解器「非線性翹曲分析」。在此求解器中，使用者只須選擇「非線性翹曲功能」項(xiàng)目，軟件進(jìn)行分析時即會自動考慮非線性幾何效應(yīng)。
以下先用一個簡單的例子來說明考慮幾何非線性的影響。圖二為比較「標(biāo)準(zhǔn)翹曲」和「非線性翹曲」的結(jié)果，兩個結(jié)果的變形形狀明顯不同。透過這些結(jié)果的平衡路徑，我們可以輕易觀察到該模型的幾何非線性在分析中起著重要的作用。因此若要獲得準(zhǔn)確的分析，此類殼狀產(chǎn)品勢必要考慮幾何非線性的影響。
此外，非線性翹曲分析也提供應(yīng)力分布結(jié)果，供使用者檢視應(yīng)力值最大或應(yīng)力集中的區(qū)域在何處。
圖二 非線性翹曲分析(左)與線性翹曲分析(右)
圖三 負(fù)載-位移曲線
圖四 不同組件的應(yīng)力分布
汽車零件應(yīng)用案例
汽車零件的制造通常是以薄件或輕量化為目標(biāo)，因此其幾何效應(yīng)可能會導(dǎo)致幾何非線性及其他物理性質(zhì)分布差異等問題。
以下以一個汽車零件案例來呈現(xiàn)幾何非線性的影響。如圖五所示，線性和非線性翹曲分析存在明顯的變形差異。圖六紅圈區(qū)域的體積收縮結(jié)果顯示，由于該區(qū)厚度較薄，使其收縮值高于其他區(qū)域。由此案例可看出，在考慮幾何非線性的情況下，顯示由模型幾何、加工條件或纖維等因素所導(dǎo)致的不同收縮分布看來，對變形的影響很大。因此，對于類殼狀產(chǎn)品，我們通常會建議用戶選擇「非線性翹曲」分析進(jìn)行變形預(yù)測。
圖五 線性分析(左)與非線性分析(右)結(jié)果比較
圖六 充填/保壓階段的體積收縮
簡化網(wǎng)格應(yīng)用
迭代過程中，非線性分析非常耗時且計算成本相當(dāng)高；此外，用于流動分析的網(wǎng)格元素數(shù)量龐大、元素形狀也較大，與結(jié)構(gòu)分析的需求不同。
展開 Moldex3D模流分析之非線性翹曲分析
我們的非線性翹曲分析中也將導(dǎo)入挫屈分析的特征向量，作為觸發(fā)非線性特性的缺陷。
以「非線性翹曲分析」進(jìn)行翹曲預(yù)測
Moldex3D針對使用者的翹曲分析需求，推出新的求解器「非線性翹曲分析」。在此求解器中，使用者只須選擇「非線性翹曲功能」項(xiàng)目，軟件進(jìn)行分析時即會自動考慮非線性幾何效應(yīng)。
以下先用一個簡單的例子來說明考慮幾何非線性的影響。圖二為比較「標(biāo)準(zhǔn)翹曲」和「非線性翹曲」的結(jié)果，兩個結(jié)果的變形形狀明顯不同。透過這些結(jié)果的平衡路徑，我們可以輕易觀察到該模型的幾何非線性在分析中起著重要的作用。因此若要獲得準(zhǔn)確的分析，此類殼狀產(chǎn)品勢必要考慮幾何非線性的影響。
此外，非線性翹曲分析也提供應(yīng)力分布結(jié)果，供使用者檢視應(yīng)力值最大或應(yīng)力集中的區(qū)域在何處。
圖二 非線性翹曲分析(左)與線性翹曲分析(右)
圖三 負(fù)載-位移曲線
圖四 不同組件的應(yīng)力分布
汽車零件應(yīng)用案例
汽車零件的制造通常是以薄件或輕量化為目標(biāo)，因此其幾何效應(yīng)可能會導(dǎo)致幾何非線性及其他物理性質(zhì)分布差異等問題。
以下以一個汽車零件案例來呈現(xiàn)幾何非線性的影響。如圖五所示，線性和非線性翹曲分析存在明顯的變形差異。圖六紅圈區(qū)域的體積收縮結(jié)果顯示，由于該區(qū)厚度較薄，使其收縮值高于其他區(qū)域。由此案例可看出，在考慮幾何非線性的情況下，顯示由模型幾何、加工條件或纖維等因素所導(dǎo)致的不同收縮分布看來，對變形的影響很大。因此，對于類殼狀產(chǎn)品，我們通常會建議用戶選擇「非線性翹曲」分析進(jìn)行變形預(yù)測。
圖五 線性分析(左)與非線性分析(右)結(jié)果比較
圖六 充填/保壓階段的體積收縮
簡化網(wǎng)格應(yīng)用
迭代過程中，非線性分析非常耗時且計算成本相當(dāng)高；此外，用于流動分析的網(wǎng)格元素數(shù)量龐大、元素形狀也較大，與結(jié)構(gòu)分析的需求不同。
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塑件翹曲變形，這篇文章說的最清楚！
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沖壓過程中，沖裁件為什么有時會翹曲變形呢？
五金沖壓加工廠，機(jī)械配件沖壓件，金屬配件沖壓件，鈑金件，拉伸件，在沖壓加工中，其沖裁件有時候會 翹曲變形，是什么原因？怎么預(yù)防呢？下面我們來看一下。
沖裁件產(chǎn)生翹曲變形的原因？
有間隙作用力和反作用力不在一條線上產(chǎn)生力矩。
凸凹模間隙過大及凹模刃口帶有反錐度時，或頂出器與工件接觸面積太小時產(chǎn)生翹曲變形；
剪切角設(shè)計過大或剪切角合理搭邊太小；
卷材未矯平等
翹曲變形的預(yù)防辦法：
沖裁間隙要選擇合理；
在模具結(jié)構(gòu)上應(yīng)增加壓料板(或托料板)板材與壓料板平面接觸并有一定的壓力；
檢查凹模刃口如發(fā)現(xiàn)有反錐度則必須將沖模刃口修整合適；
如是由于沖裁件形狀復(fù)雜且內(nèi)孔較多時剪切力不均勻增大壓料力，沖裁前就壓緊條料或者采用高精度的壓力機(jī)沖裁；
板材在沖裁前應(yīng)進(jìn)行校平，如仍無法消除翹曲變形時可將沖裁后工件通過校平模再次校平；
定時清除模具腔內(nèi)的贓物，薄板料表面進(jìn)行潤滑，并在模具結(jié)構(gòu)上設(shè)有通油氣孔。
推薦文章：沖壓模具設(shè)計中要考慮什么問題？
展開 PCB 板為何會翹曲？其變形后為什么有這么多危害？
PCB板變形的危害
在自動化表面貼裝線上，電路板若不平整，會引起定位不準(zhǔn)，元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上，甚至?xí)矇淖詣硬逖b機(jī)。
裝上元器件的電路板焊接后發(fā)生彎曲，元件腳很難剪平整齊。板子也無法裝到機(jī)箱或機(jī)內(nèi)的插座上，所以，裝配廠碰到板翹同樣是十分煩惱。
目前的表面貼裝技術(shù)正在朝著高精度、高速度、智能化方向發(fā)展，這就對作為各種元器件家園的 PCB 板提出了更高的平整度要求。
在 IPC 標(biāo)準(zhǔn)中特別指出帶有表面貼裝器件的 PCB 板允許的變形量為 0.75%，沒有表面貼裝的 PCB 板允許的變形量為 1.5%。
實(shí)際上，為滿足高精度和高速度貼裝的需求，部分電子裝配廠家對變形量的要求更加嚴(yán)格，如有要求允許的變形量為 0.5%，甚至有個別要求 0.3%。
PCB 板由銅箔、樹脂、玻璃布等材料組成，各材料物理和化學(xué)性能均不相同，壓合在一起后必然會產(chǎn)生熱應(yīng)力殘留，導(dǎo)致變形。
同時在 PCB 的加工過程中，會經(jīng)過高溫、機(jī)械切削、濕處理等各種流程，也會對板件變形產(chǎn)生重要影響，總之可以導(dǎo)致 PCB 板變形的原因復(fù)雜多樣，如何減少或消除由于材料特性不同或者加工引起的變形，成為 PCB 制造商面臨的復(fù)雜問題之一。
PCB板變形產(chǎn)生原因分析
PCB 板的變形需要從材料、結(jié)構(gòu)、圖形分布、加工制程等幾個方面進(jìn)行研究，文章將對可能產(chǎn)生變形的各種原因和改善方法進(jìn)行分析和闡述。
電路板上的鋪銅面面積不均勻，會惡化板彎與板翹。
展開 Moldex3D模流分析之反轉(zhuǎn)翹曲 解決翹曲
本項(xiàng)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(tuán)隊(duì)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(fèi)
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(yàn)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(yàn)證
氣體輔助成型技術(shù)應(yīng)用的驗(yàn)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 Moldex3D模流分析之VE分析
為什么使用黏彈性分析仿真(VE)?
塑料高分子具有部分黏性與部分彈性的特質(zhì)，并且黏彈性的效應(yīng)在不同的溫度與剪切變形下黏彈性質(zhì)均不同。如果僅使用一般流體及彈性模型，要正確地描述黏彈及相關(guān)性質(zhì)在成型過程中的變化與行為是非常困難的。為了讓材料性質(zhì)對產(chǎn)品的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)的影響更逼近真實(shí)，設(shè)計者需要有專業(yè)的CAE分析工具來預(yù)測流動行為及材料變化。Moldex3D 黏彈分析(VE)模塊協(xié)助用戶更方便的觀察模穴中塑料產(chǎn)生的變化，并進(jìn)而與翹曲分析及光學(xué)分析模塊整合進(jìn)行更進(jìn)階的分析。
Moldex3D 解決方案
? 計算塑料的黏性與彈性性質(zhì)
? 流動殘留應(yīng)力預(yù)測，得知各應(yīng)力分量在各階段下之變化
? 預(yù)測在固化及松弛時的應(yīng)力行為
? 預(yù)測成品之在空間中各點(diǎn)所承受之正向應(yīng)力與剪應(yīng)力
? 結(jié)合殘留應(yīng)力分析來預(yù)測光學(xué)性質(zhì)(需要光學(xué) (Optics) 模塊 )
? 預(yù)測殘留應(yīng)力
高分子的殘留應(yīng)力產(chǎn)生與其黏彈性質(zhì)高度相關(guān)，并可被歸類成熱導(dǎo)致的與流動導(dǎo)致的兩種殘留應(yīng)力。其對成品強(qiáng)度與斷裂等瑕疵的發(fā)生影響甚巨。
蒙麥斯應(yīng)力的預(yù)測結(jié)果
? 翹曲變形分析
在冷卻過程中，不同區(qū)域的溫度節(jié)會隨著時間而變化。而溫度的分布對于翹曲變型有著非常顯著的影響。如果能夠考慮塑料的黏彈性質(zhì)，則翹曲變型分析的結(jié)果將可以更接近真實(shí)成型中的熔膠流動行為。
（a）使用黏彈分析模組的結(jié)果 （b）未使用黏彈分析模組的結(jié)果
翹曲分析后的變形結(jié)果
? 退火制程分析
退火為利用玻璃化臨界下溫度來加熱射出成型成品的制程。此制程主要是為了降低成品中既有的應(yīng)力，以避免其所造成的變型或斷裂問題。應(yīng)力消除可以提供額外的安全性來通過成品可能會接觸到的各種嚴(yán)苛化學(xué)環(huán)境。Moldex3D 黏彈分析(VE)模塊幫助用戶來仿真退火制程并將溫度變化與應(yīng)力分布的結(jié)果可視化處理。
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