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1、內 容 提 要,1. 塑膠材料介紹(1) - 32. 產品模型簡介 -43. 冷卻水路設計 - 54. 澆注系統簡介 -6 5. 分析說明 -76. 基本成型條件(1) -87. case1分析結果列示 -9248. 分析小結(1) -259. 塑膠材料介紹(2) -2610.基本成型條件(2) -2711.case2分析結果列示 -184312.分析小結(2) -4413.冷卻水路設計 -4514.基本成型條件(3) -4615.case3分析結果列示 -475716.結果對比 -5817.結論與建議 - 59,塑 膠 材 料 介 紹,PP NOVOLEN 1111 LX GB 30%GF
2、BASF AG VI(240)156 BASF AG SEP92,1. 熱傳導率 0.118000 W/m/ deg.C 7. 止流溫度 180.000000 deg.C2. 比熱 2931.000000 J/kg/ deg.C 8. 頂出溫度 161.000000 deg.C3. 熔膠密度 952.000000 kg/cu.m 9. 熔融溫度最小值 220.000000 deg.C4.最大剪應力 0.250000 MPa 10. 熔融溫度最大值 260.000000 deg.C5.最大剪應率 100000.000000 1/s 11. 模具溫度最小值 20.000000 deg.C6.熔融溫
3、度絕對最大值 280deg.c 12. 模具溫度最大值 60.000000 deg.C,產品模型簡介,最大外型尺寸(mm),產品大部分肉厚分布較均勻。 基本肉厚為2.5mm最小肉厚為0.85mm(在肋處)最大肉厚為4.5mm如下圖所示。,成品肉厚分布,142.4,335.6,232.3,4.5mm,共設計6條水路,公模側有3條水路母模側有2條水路滑塊水路1條。,進出水方向,冷卻水路設計(1),澆注系統介紹,採用兩板模一模一穴, 熱澆道系統三點邊門進澆,具體尺寸請參考上圖。,CAE模流分析共做了三種方案首先選用PP+30% GF的材料和客戶提供的澆注系統及冷卻系統進行分析。而后又對塑膠材質進行修
4、正分析最后對冷卻水路進行優化分析。由于客戶所提供的材料沒給出相關特性說明而且在 MoldFlow材料庫中找不到客戶指定的材料導致我們在選用材料上較難入手。故我們先后選用了兩種材料進行分析PP+30%GF和PP+20%。 分析過程中做了成型條件優化僅供參考。,分析說明,充填條件:,基本成型條件(1),冷卻條件:,壓力 MPa 時間 sec 70 0.0 70 6.0 45 0 45 6.0 0 0 0 8,MPa,保壓曲線:,6.0 12.0 20 s,模溫 : 40.00 deg.C 料溫 : 240.00 deg.C 充填時間 4.5 sec 最大流動率 : 110.16 cu.cm/s 總
5、體積(模穴) : 495.72 cu.cm 成品重量 : 525.63 g 料頭重量 5.68 g 最大射壓限制 : 180 MPa 最大鎖模力限制: 450 ton 進水溫度 : 30.0 deg.C,70,45,Top Temperature,母模側底面四周溫度偏高。產品大部分在3252 C之間變化。圈示處溫度可達70 C 。,母模面溫度,冷卻分析結果,case1,公模面溫度,Bottom Temperature,冷卻分析結果,公模側在PL面附近溫度也偏高基本上在3250 C間變化。,case1,除標示的區域外大概在14 -5 C間變化在PL面附近的溫差較大約在14 C左右。,母模面與公模
6、面溫差,Temp. Difference,冷卻分析結果,case1,注射時間約為5.6秒, 充填流動不平衡。圖中標示處為最后充填區域。,按一下可播放動畫。,充填分析結果,充填時間,Fill Time,case1,最大充填壓力為90.3MPa成型壓力較小。澆道壓降約為 41MPa。,充填分析結果,充填壓力,Injection Pressure,case1,流動波前溫度,Flow Front Temperature,充填分析結果,波前溫度范圍192243C溫降較大。最低溫度位于圖中標示處肋的端部(此處較薄)。,case1,標示處為主要的縫合線位置,其中在右下圖中標示的那條縫合線可能影響產品的外觀或
7、強度。,縫合線分布,Weld Lines,充填分析結果,BACK,case1,包風分布如圖紫色小球所示,基本上位于充填末端。較易排除。,包風分布,Air Traps,充填分析結果,case1,100%,凝固層百分比,% Frozen Time Series,57%,88%,73%,69%,保壓分析結果,從產品凝固過程來看絕大部分保壓效果較好只是在澆口附近和圖中標示區域有明顯的保壓不良。,case1,凝固層百分比,% Frozen Time Series,點擊一下可播放動畫。,保壓分析結果,case1,體積收縮百分比,Volumetric Shrinkage,保壓分析結果,case1,成品的體積
8、收縮不均勻, 保壓不良的區域為澆口附近和圖中標示的較厚區域。需做進一步改善。,凹痕深度,Sink Mark,保壓分析結果,case1,成品凹痕深度如左圖所示最大凹痕深度為0.034mm左右為可見凹痕。,Clamp Force,鎖模力,保壓分析結果,上圖為整個循環週期中壓力及鎖模力隨時間的變化曲線。,Pressure(Max.=90.3MPa),Clamp Force(Max.=383Ton),case1,產品X向變形不均勻有扭曲變形大小如左圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,X向變形,X Deflection,翹曲分析結果,case1,1.05,1.18,Y向變形,Y Deflection,翹
9、曲分析結果,case1,產品Y向變形不均勻變形大小如左圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,0.37,0.12,0.6,0.8,Z方向收縮不均勻,變形方向如圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,Z向變形,Z Deflection,翹曲分析結果,case1,2.63,2.95,分析小結(1),從以上分析可知:該方案充填不平衡波前溫降較大。在波前對接處會有縫合線產生可能會影響產品外觀需要加強排氣。局部保壓不良原因是充填末端較厚保壓回路被切斷。Z軸變形量較大同時側邊在X向與Y向也有變形產品有扭曲的趨勢。建議由于此種材料玻纖含量比客戶所要求材料PP+20%GF+10%TEFLON高10%的 GF,材料的配
10、向性和粘度都較高這是導致較大變形的重要因素之一。故在case2的分析中我們選用PP+20%GF(此種材料與客戶所需之材料特性較相近)。在分析中發現澆口不能充分保壓故在做case2分析時將澆口的最小尺寸從0.8mm增至1.3mm。,塑 膠 材 料 介 紹 (2),PP V7000 20%GF MITSUI VI(240)97 APR89,1. 熱傳導率 0.167000 W/m/ deg.C 7. 止流溫度 166.000000 deg.C2. 比熱 2624.000000 J/kg/ deg.C 8. 頂出溫度 166.000000 deg.C3. 熔膠密度 883.000000 kg/cu.
11、m 9. 熔融溫度最小值 220.000000 deg.C4.最大剪應力 0.250000 MPa 10. 熔融溫度最大值 260.000000 deg.C5.最大剪應率 100000.000000 1/s 11. 模具溫度最小值 20.000000 deg.C6.熔融溫度絕對最大值 280deg.c 12. 模具溫度最大值 60.000000 deg.C,充填條件:,基本成型條件(2),冷卻條件:,壓力 MPa 時間 sec 50 0.0 50 10.0 0 0 0 10.0,MPa,保壓曲線:,10.0 20 s,模溫 : 40.00 deg.C 料溫 : 240.00 deg.C 充填時
12、間 3.0 sec 最大流動率 : 177.05 cu.cm/s 總體積(模穴) : 495.73 cu.cm 成品重量 : 483.48 g 料頭重量 5.26 g 最大射壓限制 : 180 MPa 最大鎖模力限制: 350 ton 進水溫度 : 30.0 deg.C,50,Top Temperature,母模側底面四周溫度偏高。產品大部分在3552 C之間變化。圈示處溫度可達70deg.c。類似原方案。,母模面溫度,冷卻分析結果,case2,公模面溫度,Bottom Temperature,冷卻分析結果,公模側在PL面附近溫度稍偏高基本上在 3150 C間變化。類似原方案。,case2,除
13、標示的區域外大概在12-5 C間變化在 PL面附近的溫差較大約在12 C 左右。類似原方案。,母模面與公模面溫差,Temp. Difference,冷卻分析結果,case2,注射時間約為3.4秒, 充填流動不平衡。圖中標示處為最后充填區域。,按一下可播放動畫。,充填分析結果,充填時間,Fill Time,case2,最大充填壓力為68.6MPa較原方案小約20MPa。澆道壓降約為34.3MPa。,充填分析結果,充填壓力,Injection Pressure,case2,流動波前溫度,Flow Front Temperature,充填分析結果,波前溫度范圍:185243C 溫降較大。最低溫度位于
14、圖中標示處肋的端部(此處較薄)。,case2,類似原方案。,縫合線分布,Weld Lines,充填分析結果,case2,BACK,類似原方案。,包風分布,Air Traps,充填分析結果,case2,100%,凝固層百分比,% Frozen Time Series,52%,73%,64%,59%,保壓分析結果,case2,從產品凝固過程來看絕大部分保壓效果較好只是在圖中標示區域有明顯的保壓不良。,凝固層百分比,% Frozen Time Series,點擊一下可播放動畫。,保壓分析結果,case2,體積收縮百分比,Volumetric Shrinkage,保壓分析結果,case2,增大澆口可保
15、証澆口附近區域充分保壓但在圖中標示的較厚區域體積收縮仍較大。,凹痕深度,Sink Mark,保壓分析結果,case2,類似原方案。,Clamp Force,鎖模力,保壓分析結果,上圖為整個循環週期中壓力及鎖模力隨時間的變化曲線。,Pressure(Max.=68.6MPa),Clamp Force(Max.=245Ton),case2,產品X向變形不均勻但變形量減小了如左圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,X向變形,X Deflection,翹曲分析結果,case2,0.3mm,0.55mm,Y向變形,Y Deflection,翹曲分析結果,case2,產品Y向變形不均勻但變形量減小了如左圖所
16、示。右下圖為放大5倍后的變形。,0.6,0.4mm,0.48mm,0.58mm,Z方向收縮不均勻,但變形量減小了約一半如圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,Z向變形,Z Deflection,翹曲分析結果,case2,1.63mm,分析小結(2),從以上分析可知:更換材料可有效的改善變形。 Case2的Z向變形量僅為原變形量的一半左右。在以上的兩個方案中我們都提到冷卻效果不夠好為了進一步減小變形接下來對水路設計進行改善。改善后的水路排布如下頁所示。由于在模具設計中發現有一個澆口在加工中可能出現問題固在 case3分析中的model將其向內側移動約15mm。具體情況如下,此澆口移動,15mm,由
17、于澆口移動的距離較小其充填狀況類似于case2故此結果省略。,在原水路設計的基礎之上將第34條水路設計成如上的形式。并將baffle加高。,冷卻水路設計(2),No 3,N0 4,第34條水路的進出水方向,增加一baffle,充填條件:,基本成型條件(3),冷卻條件:,壓力 MPa 時間 sec 50 0.0 50 12.0 0 0 0 8.0,MPa,保壓曲線:,12.0 20 s,模溫 : 40.00 deg.C 料溫 : 240.00 deg.C 充填時間 2.5 sec 最大流動率 : 232.74 cu.cm/s 總體積(模穴) : 495.73 cu.cm 成品重量 : 482.9
18、5 g 料頭重量 5.28 g 最大射壓限制 : 180 MPa 最大鎖模力限制: 350 ton 進水溫度 : 35.0 deg.C,50,Top Temperature,母模側絕大部分溫度分布較均勻。溫度基本在36 48 C之間變化。圈示處溫度為60 C 。,母模面溫度,冷卻分析結果,case3,公模面溫度,Bottom Temperature,冷卻分析結果,公模側溫度分布較原方案均勻基本上在3644 C間變化。,case3,除標示的區域外大概在10-4 C間變化在PL面附近的溫差較大約在10 C左右。比原方案的溫差平均小了約4 C 。,母模面與公模面溫差,Temp. Difference
19、,冷卻分析結果,case3,100%,凝固層百分比,% Frozen Time Series,57%,76%,73%,61%,保壓分析結果,類似于Case2,圈示處保壓不良。,case3,凝固層百分比,% Frozen Time Series,點擊一下可播放動畫。,保壓分析結果,case3,體積收縮百分比,Volumetric Shrinkage,保壓分析結果,case3,成品的體積收縮不均勻, 保壓不良的區域仍為圖中標示的較厚區域。其它區域的收縮有明顯改善(下圖為成品上體積收縮情況)。,凹痕深度,Sink Mark,保壓分析結果,case3,成品凹痕深度如左圖所示與原方案基本相同。,Clam
20、p Force,鎖模力,保壓分析結果,上圖為整個循環週期中壓力及鎖模力隨時間的變化曲線。,Pressure(Max.=74.3MPa),Clamp Force(Max.=250Ton),case3,產品X向變形不均勻有扭曲但變形不大如左圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,X向變形,X Deflection,翹曲分析結果,case3,0.33,0.56,Y向變形,Y Deflection,翹曲分析結果,case3,產品Y向變形不均勻變形大小如左圖所示。右下圖為放大5倍后的變形。,0.55,0.44,0.55,Z方向收縮不均勻,變形方向如圖所示。較case2有明顯的改善。右下圖為放大5倍后的變形。,Z向變形,Z Deflection,翹曲分析結果,case3,0.95,0.56,1.1,分析結果比較,方案,內容,明顯,明顯,明顯,結論與建議,從以上三個方案的分析可知:材料中GF含量對材料的充填性和變形量有較大的影響。更換材料能有效的降低注射壓力和變形量。冷卻水路的設計方式也直接影響產品的注射壓力和變形量優化水路設計可明顯的減小的產品的變形。優化保壓曲線可在一定程度上改善保壓效果。建議採用Case3基本可行,但在產品較厚處仍有較明顯的保壓不良建議客戶適當減小此處的厚度,
