注塑模設計 模流分析
關注創建者：SONGFENGFU 創建時間：2016-10-19
注塑模設計 模流分析的視頻教程
注塑模流分析現狀及發展方向
直播目的： 全面而深入地探討注塑模流分析技術的當前狀態、實踐應用、發展歷程以及未來發展趨勢，為注塑行業的專業人士、模具設計師、工程師以及對該領域感興趣的愛好者提供一個學習、交流與展望的平臺。 1.通過分享注塑模流分析在模具設計中的實際應用場景與報告格式內容，加深大家對注塑模流分析重要性的理解。
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注塑模設計 模流分析的實例教程
來源：互聯網 作者：鄧曉紅 付勇智
關鍵字：注射模 CAE 流動分析 澆口設計
文章探討了澆口對注塑產品質量的影響，總結了澆口設計原則。利用MOLDFLOW軟件完成了轎車儀表板澆注系統、冷卻系統及成型工藝的設定和優化，通過典型例子說明了如何利用注射模CAE的分析結果解決大型注射模澆注系統和冷卻系統設計中出現的問題。
引言
隨著汽車行業的飛速發展，大型塑料制品如儀表臺、保險杠、汽車門內護板等精密零部件的應用越來越廣泛，傳統的注射模生產方式已不能適應現代汽車工業對塑料制品產量、質量和更新換代速度的需求。
在生產實踐表明澆口設計的質量是影響注塑產品質量重要因素。近年來許多專家學者對澆口設計進行深入的探討。1998年。Yao和Kim從長度與位置等方面對熔接痕進行了定量研究。同年，Smith使用計算幾何方法描述澆口的位置，并使用序列線性規劃法對澆口位置進行了優化。
文章使用Moldflow軟件對某轎車儀表板進行澆口優化。
1 澆口設計
通常所指澆注系統是指流道及澆口，尤其是澆口直接影響著塑料制品的質量，澆口是流道與型腔之間的節流器，因而澆口的相對位置、形狀、大小是影響注塑產品的重要因素。澆口位置影響塑料在型腔內的流動與排氣、個別部位疏松。產生熔接痕，嚴重影響塑料制品的成型質量及其性能。澆口尺寸過小將增加塑料流動的阻力，增大壓力損失，使塑料流動困難還會使澆口處的塑料過早固化。
展開 （仔細觀察USB數據線插頭，都會有2個0.6m左右的小孔用來限位內部器件）
c，第一層為硬膠實心時需要考量自己所設計的產品是否滿足產能要求，因為實心塑膠成型起來要慢很多，是普通產品速度的1/5到2/5。
d，第一層為金屬時，需要考慮金屬與塑膠的結合性，剝離性，通常需要設計燕尾倒扣，或者圓孔用作固定拉扯住塑膠，防止脫離。
e，第二層外觀面為硬膠時壁厚設計在0.6-2.0mm之間，常規設計在0.8mm，防止成型缺陷造成外觀問題。
g，第二層外觀面為軟膠時壁厚設計在0.4-2.0mm之間，常規設計在0.8mm，防止成型缺陷造成外觀問題。
h，第二層外觀面為軟膠時，在設計的時候需要考慮剝離測試，那么在第一層塑膠設計的時候，需要設計很多卡位，要讓第二層軟膠成型時填充進去，可以起到拉扯的作用，防止剝離測試不通過。
【三】
雙色注塑與模內注塑各自優缺點
1，雙色注塑的有哪些優點？
A，雙色注塑產品結合性高，附著力強。簡單來說就是，硬質塑膠第一步被注塑出來時還是熱的，馬上進入注塑機的第二型腔，中間轉移過程也沒吸潮，既容易被高溫軟膠熔體在表面燒蝕出超薄層，也沒有水汽在表面被吸附的影響。
B，雙色注塑產品外觀美觀，工序簡單，產品精度高，品質穩定，一體成型到位，減少轉移環境造成二次污染等外觀不良。
2，雙色注塑的有哪些缺點？
A，模具成本高，需要2套前模。
B，產品單價高，一旦有一射不良，則整個產品報廢，增加產品單價成本。
3，模內注塑有哪些優點？
A，產品共性強，包容性高，用途廣，模具單價底。
B，可塑性多樣性高，可以將電子部分隱藏的更加緊密。
C，內包裹塑膠或者五金，整體結構剛性強，耐沖擊性高。
4，模內注塑有哪些缺點？
展開 大綱
鑄模法是常見的隱形眼鏡制作方法，透過射出成型技術制作隱形眼鏡殼模的基弧與前弧(圖一)，接著在二者之間灌入高分子化合物，固化而成隱形眼鏡。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嚴苛。臺科大學生利用實驗室原有之隱形眼鏡模具，導入Moldex3D模流軟件，藉由專家分析模塊的實驗設計法(DOE)，判別最佳成型參數，以此進行設計變更，成功改善產品翹曲變形問題。
圖一 隱形眼鏡殼模之基弧與前弧
挑戰
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，改善產品收縮變形。
效益
減少試模時間與風險，降低人力成本
改善產品翹曲變形達28%
案例研究
本案例的產品為隱形眼鏡殼模，因產品需要經過二次加工，尺寸精度尤為重要。為了要提升產品精度，首先，臺科大團隊透過Moldex3D專家分析模塊進行DOE實驗設計法分析，找出最佳成型參數組別，將質量因子設定為『最終總變形量』，再選擇四個與收縮有關的控制因子，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，得到最佳參數組別，并可得知得知B因子- 塑料溫度為重要影響參數 (圖三)。
圖二 使用Moldex3D DOE模塊仿真分析之設定
圖三 因子響應圖
除了利用Moldex3D進行DOE實驗設計法分析取得最佳參數組合，臺科大團隊還利用Moldex3D的充填分析檢視原始設計的問題點，并成功驗證軟件的準確度。從圖四對照圖可以發現，Moldex3D模擬原始設計在不同充填階段的充填情形，經比較后發現與實際射出結果高度相符。
展開 多年來Shadow 在模流分析上嘗試過多套軟件方案，最后采用了精度和準度高的Moldex3D 軟件。對Shadow 的團隊而言，最重要的是能對使用的軟件能產生信心。經過多年的驗證，Moldex3D 是市面上值更得信賴、精準和更真實的仿真軟件。
Moldex3D軟件使Shadow 在提供重要信息給客戶時，能更有效率且更精準，讓客戶在實際生產前就能完全了解產品設計的限制和效能。經過多年，Shadow已成功將Moldex3D 導入工藝并提高產能，協助客戶在生產周期中節省大量成本。
Shadow Polymer Industries 的總裁和首席工程師Robert Hickman表示：「 和Moldex3D合作近十年，Shadow 獲得客戶高度的評價，同時為客戶大幅提升利潤」。「藉由持續與科盛科技(Moldex3D)合作，Shadow對于提供客戶更真實的仿真解決方案來改善產品質量、減少周期及簡化工藝十分有信心。也因為如此，Shadow 能持續成長并獲得客戶的高度肯定。」
圖一 模擬異型水路冷卻效率 圖二 充填射壓分布圖
展開 塑件技術要求為不得存在披峰、注塑不滿、流紋、氣孔、翹曲變形、銀紋、冷料、噴射紋等各種缺陷。
圖1 音響前殼產品圖
塑件結構造型為異性殼體，塑件結構和3D模具設計圖見附檔3D圖。從圖1可以看出，塑件兩個側面需要設計大滑塊抽芯。塑件尾部一處存在開模倒扣，需要設計前模小滑塊。
塑件生產批量巨大，由于兩側需要設計大滑塊抽芯，模具設計型腔排位1出1最佳。模胚為標準模胚FC13035，選擇簡化細水口模胚主要是省了4支導柱后，加大了模具邊緣的空間，為了便于設計較寬的滑塊。塑件的進膠方式為細水口轉潛伏式澆口進膠，作一個潛伏式澆口，潛柱位，頂針頂出后再進行修剪。
兩側滑塊膠位面積較大，側向受力較大，因此兩個大滑塊均設計了反鏟，鏟機為鑲嵌式鏟機，便于伸進動模做反鏟。兩處大滑塊均為斜導柱驅動。由于滑塊頂面為復雜曲面，為了便于加工，滑塊鑲件選擇從端面鑲入，使加工簡化。
模具設計時，對于頂部為曲面的滑塊不可設計為整體，如果設計成整體，則曲面與滑塊座連接處需要電火花加工，費時費力，且飛模時不便于調整。另一處前模滑塊，則為彎銷驅動。后模仁為便于加工和注塑時排氣，在中間部位切割了大鑲件，見3D圖。前模仁的形狀，需要注意模仁的強度，選擇預硬化的模具鋼材NAK80.
塑件頂出采用頂針頂出。頂針在裝配后，需要用手工扭動檢測，能夠輕松扭轉則間隙合理，否則間隙過小，容易在頂出過程中燒死，同時排氣也存在困難。頂出過程中需要平穩，防止塑件變形，頂針板上需要設計中托司導向。在長壽命模具中，需要采用耐熱頂針，表面鍍鈦以增加磨損壽命。
模具的冷卻為前后模全部采用直通運水冷卻。直通運水流速快，冷卻效率高。
碼模時有一個問題，常常會被忽略。對于細水口模具，面板往往很厚，在碼模的部位，需要銑薄，保留厚度25~30，保證碼模時能夠壓緊。
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冷卻分析 Cool
塑件成型中，如何控制模溫使熔膠凝固，其冷卻過程極為重要，占據整個成型周期時間的70%-80%，影響塑件成品在頂出過程中發生的潛在變形。精心設計的模溫系統將縮短成型時間并提高產量，未優化的冷卻過程容易導致翹曲、不均勻收縮、變形…等等。
Moldex3D Cool基于真實3D技術，準確分析模具系統溫度、冷卻水路布局效果和所需冷卻時間的高效設計工具，幫助檢測模具冷卻系統可能存在的缺陷
在實務上，為了能完整的重現射出成型結果，我們建議使用Moldex3D進行完整的成型分析，以利于掌握所有細節。不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算
試模 ( Mold Tryout )
試模 分頁顯示了該項目在 管理功能 > 試模 中創建的試模報告。點擊 報告 生成相對應的試模簡報( 必須先關閉試模紀錄 )；然后點擊 下載 將此報告下載下來。使用者可以點擊 更多 檢視試模的詳細信息和功能；此外，也可以在 任務代號 字段的下拉選單中選擇相關的任務代號以鏈接相呼應的任務。
管理功能 > 項目 > 檢視 > 試模
管理功能
為什么使用模具溫度加熱冷卻成型技術?
模具設計者和開發者在高分子射出成型加工制程上，經常遭遇結合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會導致成型周期時間延長。因此，業界開始應用一項新的成型加工技術-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度。快速模具溫度加熱冷卻成型技術在充填階段迅速提高模具表面溫度
冷卻系統設計影響熔膠固化過程及塑料產品翹曲變形，并且冷卻時間占總周期時間70%-80%。因此，一個良好的冷卻系統，可以大幅縮短塑件成型時間，幫助增加生產效率及成品質量。更進一步來說，良好冷卻系統提供了均勻冷卻環境，能夠讓幫助塑件均勻收縮，減少翹曲溫度，并能確保熔膠能夠順利充滿模穴之中。
冷卻系統圖解
透過冷卻系統機制，塑件熱量持續地被冷卻液及空氣帶走，直到塑件溫度低于頂出溫度，就能讓塑件頂出
大綱
本研究利用Moldex3D對置物用之大型圓籃進行優化分析，旨在通過縮減產品厚度和優化參數設計，來改善翹曲變形與體積收縮率。產品經優化設計后，肋厚尺寸從原本3mm降至2.5mm，翹曲變形量降低20%與體積縮收率減少7%，仍能承受35kg載重需求，成功實現優化設計目標。
挑戰
? 設計最薄肋片結構，降低肋厚，同時解決體積收縮率與翹曲變形。
? 在維持與原產品相同重量荷載的前提下
冷卻 ( Cooling )
此顯示在成型過程中冷卻系統的設定。點擊在 冷卻機臺 的按鈕上傳，您將可以在彈跳窗口中上傳冷卻使用的機臺圖片，及記錄設定的相關參數。提交數據后，圖片及數據皆會在 冷卻設定 中呈現。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 成型紀錄 > 冷卻
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 成型紀錄 > 冷卻 > 冷卻設定
模具信息 ( Mold Information )
模具信息 分頁顯示模具的相關設定，內容和 管理功能 > 項目 > 檢視 > 模具信息 分頁中的一致；需注意的是在 管理功能 > 試模 中的模具信息是無法被更動的。
注意：請參照 管理功能 > 項目 > 項目 > 項目信息 > 模具信息】 ，以獲得更多詳細信息。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 試模信息 >
為什么使用異型水路?
異型水路是一種特殊的冷卻水路設計。冷卻水路的配置可以做到幾何變化非常彈性與復雜。對于射出成型的主要的幫助是可以縮短成型周期時間(可達20 ~ 60%)、提升產品尺寸精度、改善表面凹痕…等。異型水路的定義是指模具內用來進行冷卻或加熱的水路是隨著模具的成品表面保持一定距離，以利有效的控制與管理模具的溫度條件。在幾何復雜的產品中，此種水路設計將可以有效移除傳統水路無法深入或到達區域的積熱
在實務上，為了能完整的重現射出成型結果，我們建議使用Moldex3D進行完整的成型分析，以利于掌握所有細節。不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算
