如何提高模拟分析的准确性

作者：新科益系统与咨询（上海）有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 前言 当我们引进Moldflow软件后，如何从管理和技术层面，辅助产品开发，把软件用好，真正地做到检验设计，优化设计，减少后续生产问题，是值得我们探讨的重要事情。 作为专业的Moldflow技术咨询公司，我们始终把客户的利益放在第一位。本文以客户实际需求为目标，从Moldflow应用流程的各个环节出发，探讨引起分析结果误差的各种因素，确保分析结果能真正指导实际生产。 一 Moldflow工程师素养 要使Moldflow软件充分发挥作用,工程师需具备如下知识： 最好是高分子材料或塑料模具专业教育背景； 1、高分子材料知识； 2、塑料件产品结构知识； 3、塑料模具知识； 4、注塑成型原理及生产工艺； 5、现场试模经历； 6、擅长总结归纳，形成企业知识库。 二 明确的分析目标 • 每个项目都有各自的独特性和复杂性 • 不同的分析要求将直接决定CAE分析的方方面面 – 功能选择 – 模型简化方案 – 网格处理方式 – 重点区域选择 – 结果分析与提取 – 根据分析目标，选择最适合的处理方式 三 分析模型的准确性 3.1选择最适合的网格 – Moldflow支持的四种网格 – 梁单元Beam (1D) – 中性面网格Midplane (2.5D) – 双层面网格Dual Domain (Modified 2.5D) – 实体网格3D Tetrahedral elements – 选择网格即为选择分析的理论模型 – 不同的网格，在某些分析方向上结果会有较大差异 – 根据产品模型的结构和分析目的，选择最适合的网格 – 例如，同一个产品模型，如果采用不同的网格类型，分析结果有较大差异。 由于Beam单元和3D网格，能够考虑壁厚侧边的热量散失，所以模拟的流动模式，与实验的结果更为一致。 3.2网格边长的控制 • 建议读入原始档案，如：Pro/E的part，CATIA的part，UG和SolidWork的part，和通用档案，如：Parasolid，Step等 • 建议采用CAD DOCTOR修复和简化后的模型 • 合适的网格密度 • 单元边长的选择 – 以产品平均壁厚作为网格的边长 – 3D 不超过壁厚的2倍 – 保证网格质量的情况下尽量的少，比如Dual Domain控制在10万以内，3D在100万以内 • 使用弦高控制曲面或圆孔区域的网格密度 • 确保平均纵横比小于3，最大纵横比小于10 3.3 匹配率的控制 • 匹配率的控制 – 匹配率是双层面网格最重要的参数之一 – 网格生成后应首先检查的网格参数 – 流动分析>85%，翘曲分析>90% • 提高匹配率的方法 – 提高网格密度 – 优化模型 – 匹配率无法满足要求时，应考虑使用3D网格（3D网格没有匹配率的要求） 3.4产品结构的影响 实例：分析结果没有真实反映出产品填充过程中的料峰迟滞现象 • 分析模型的不一致 – 图示位置的产品结构发生了变化 – 设计的变更没有及时反馈给分析人员 3.5流道系统的影响 注意：详细分析时，一定要建构完整的，与实际生产一致的流道系统。 实例：成型条件相同，开始没建构流道系统，变形量为4mm。建构完成的流道系统后，变形量与实际一致。 3.6冷却系统的影响 注意：一定是与实际生产一致的冷却系统排布。 实例：实际模具设计时，为了产品的顶出，将动模侧的水路取消，但没反馈给分析工程师，导致分析变形量偏小。 四 原材料性能的准确性 4.1分析材料选择顺序 成型材料选用优先顺序: 1、直接在Moldflow材料库中搜索选用； 2、联系原材料供应商，要求*.udb文件； 3、要求原材料供应商提供详细材料性能； 4、通过Moldflow材料实验室测试； 5、由原材料供应商的技术人员，选用性能相近的替代材料。 4.2材料数据的准确性 建议，成型使用的材料性能中，材料数据质量要达到金牌或银牌，才能确保分析结果的准确性。 4.3原材料收缩模型的影响 4.4 Juncture loss对压力的影响 • 该参数用于修正在Beam单元中以下位置的压力损失 – 直浇道和射嘴的位置以及浇口等截面急剧变化的位置 – 流道中截面变化的位置（H流道中主流道到分流道的位置） • 使用无juncture loss修正的材料，分析获得的注塑压力会小于实际值（20%）。 五 实际成型因素的影响 5.1注塑机的速度设定 • 注塑机射出速度设定值为: 93 cm^3/s – 射出过程注塑机并未有发出任何的警告信息 – 对螺杆位置进行追踪 • 射出速率峰值达到: 68 cm^3/s • 平均射出速率为: 52 cm^3/s • 注塑机并未达到实际设定的最大射出速率进行注射 • 如果分析按照设定值输入93 cm^3/s进行模拟势必会导致剪切的过大 5.2对空注射的压力 • 实际注射过程中在料筒及喷嘴处均存在压力损失 • 射出单元的对空注射 – 射出速度射定为正常的射出参数 – 记录喷嘴压力参数 5.3融体压缩及液压单元的压力损失 • 比对测试的喷嘴压力及射出单元的液压 – 融体的压缩以及液压单元的损耗可能导致10 MPa的误差 5.4塑胶原料的干燥 • 尼龙干燥时间17 h • 低干燥温度(高%H20), 可能导致黏度下降 – 对注塑压力有非常大的影响(~50%) 5.5充填控制方式的影响 • 设置正确的填充速度曲线 – 填充由时间或流动速率控制 • 预测的压力曲线与实际测量得到的压力曲线相差较大 – 通过螺杆速度曲线控制填充可获得一致的压力曲线 用时间控制，2秒均匀的速度，锁模力990T 采用与实际一致的螺杆曲线，锁模力693T，与实际吻合 5.6 V/P切换方式的影响 • 对比分析结果和实际成型参数时，不能单纯的对比最大压力的大小 • 实际的V/P切换方式会影响到最大压力和锁模力的大小 • V/P切换的设置方式: • 螺杆位置或是时间 • 要保证分析精度，必须构建完整的几何分析模型 • 体积百分比,自动 • 需考察切换点是否与注塑机的设置完全一致 5.7保压曲线的影响 • 保压曲线对翘曲的影响很大 – 只是使用默认的压力曲线是不正确的 • 80 %的填充压力保压10秒 – V/P切换在正确的位置? – 分析模型是否含浇注系统? • 20秒的的冷却时间 5.8冷却水流速 冷却液的种类、冷却液的进口温度、冷却液的流速或压力，对产品的冷却影响较大，进而影响流动和变形。 六 特定模具结构的影响 具体的模具结构（拔模角不够、倒扣、顶出不平衡等），都可能引起实际成型结果与分析结果不一致。 七 总结 当分析与实际出现差异时，消除分析的误差是一个系统的过程 – 导致结果差异的因数很多 • 注塑机性能, & 响应时间 • 材料的特性，参数的准确性 • 测量的方法 • 几何, 工艺参数 • 具体的模具结构（拔模角不够、倒扣、顶出不平衡等） – 即使分析与实际不完全一致 • 也可通过分析找出几何，工艺，材料等因数的敏感性 • 通过不同方案的对比，找出优化的方向(end)

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