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1、Moldflow翘曲分析,翘曲产生原因 翘曲分析过程 纤维取向分析 翘曲的解决方法实例,翘曲产生的原因,产品不同方向收缩：不同方向收缩的种类：1、产品的一个区域到另一个区域的收缩差异2、在厚度方向的收缩差异3、平行与垂直方向的分子取向收缩差异,Moldflow 的计算方法,基于计算的热和压力引起的残余应力分布 应力通过单元厚度上的计算 Parallel（水平的）Perpendicular（垂直的）Input into structural analysis program（适用于结构分析项目）When corrected with shrinkage data（当使用修正的收缩数据时）Warp
2、age much more accurate（翘曲更精确）Show validation of CRIMS(2D graph showing how well CRIMS matches measured shrinkage compared to not corrected data,影响翘曲因素,PVT曲线(压力/体积/温度)高的冷却速率 低结晶度 填充造成的取向 平行与垂直方向的收缩差异 模具的约束在模具内，平面上的单元没有收缩 在产品厚度方向温度差异 造成弯矩,Moldflow中CRIMS 模型,修正残余应力模型计算以下数据 体积收缩 计算各方向的收缩 计算PVT曲线数据结晶 结晶动能
3、计算 考虑结晶、体积收缩的影响 考虑冷却速率的影响 高结晶度，更大的收缩,模具约束 在模具内平面方向上收缩被约束 在模具中沿厚度方向收缩 当零件从模具上脱离，应力继续释放 依赖于温度分布 在模具中零件停留的时间分子取向 由冻结的过程中剪切应力决定 须考虑应力松弛 不同的水平方向和垂直方向上的收缩,Moldflow中CRIMS 模型,收缩计算的基本原则,收缩计算,翘曲产生的原因,非均匀冷却模具的一面与另一面温度的差异而产生的翘曲 不均匀收缩 非均匀收缩也称为面收缩，是指各区域之间收缩的差异而产生的翘曲 取向效应 取向效应是指沿流向的收缩和垂向的收缩不同而产生的翘曲,翘曲的产生,不均匀的冷却是由于
4、在产品厚度方向收缩差异造成归因于：模具的温度差异(型芯和型腔)在厚度方向上变化 热属性模具,Frozen and Shrunk,Tensile Stress,不均匀的收缩产品各区域的收缩不均造成归因于：壁厚差异变化 浇口位置 冷却管路设计/参数 工艺参数,翘曲的产生,区域收缩,翘曲的产生,浇口在中心的产品收缩影响,取向效应由流动和垂直 与流动方向的收缩差异造成归因于：分子取向 玻纤取向 浇口位置 冷却管路设计/参数 工艺参数,翘曲的产生,水平方向上的高收缩,浇口在中心的产品取向影响,翘曲的产生,垂直方向上的高收缩,区域收缩对比取向效应,翘曲分析过程,针对不同的翘曲原因可优化填充、冷却、保压来减
5、少翘曲,一、优化填充,决定浇口位置 合理的工艺条件 优化产品的填充，平衡流动，无过保压，困气等 优化浇注系统，且平衡流道,优化填充、冷却、保压降低翘曲变形,二、优化冷却,冷却基本目标：使模具各部分的热传递均匀，使模具的冷却时间最短。,三、优化保压,优化保压，使产品获得均匀一致的体积收缩，减少翘曲,保压过程中，主要的过程是热交换，通过冷却分析结果输入流动分析中更准确地建立产品与周围区域的热交换模型,优化填充、冷却、保压降低翘曲变形,在流动分析中预测短玻璃纤维在模穴内取向排布情況在塑料中添加纤维能够增进它的强度和确保生产品质,纤维取向分析,计算所以纤维取向结果都在流动分析完成此外计算下面的结果平均
6、纤维方向纤维取向张量可利用生动的输出显示纤维取向纤维取向性结果输入到翘曲分析中是求解翘曲的重要关键之一机械性质和纤维方向都计算在一层中模穴內中的残余应力都计算在一层中,纤维取向分析,执行纤维取向分析,选择有添加纤维的塑料假如有纤维材料要选择纤维取向分析，在成形条件设定的界面中纤维参数设定,平均纤维,以动态形式显示不同时间内纤维取向性,0.5表示排向性是不規則的,1表示纤维配向直线排列,在在保压结束后,以动态形式显示不同厚度纤维取向性,纤维取向分析结果,以XY曲线显示出在不同厚度中纤维取向,纤维取向张量结果,运用Moldflow软件，可以准确的找到引起翘曲的原因，并进行优化设计，从而给出解决方案
7、，降低产品翘曲变形，以达到产品设计要求。Moldflow将产品的翘曲变形归纳为四个主要因素：1、冷却不均匀：冷却水路设计不合理，使产品不能在最短的时间内获得均匀的冷却。2、收缩不均匀：产品各处收缩不一致，会引起翘曲变形。3、纤维取向不均匀（含纤维材料）：当纤维取向不均匀引起产品大的翘曲变形。4、角落效应：深盒状产品，由于角落处热量集中，收缩较大，带来弯曲变形。,翘曲的解决方法实例,一、冷却不均匀引起的翘曲变形,冷却水路设计不合理，产品得不到快速均匀的冷却。当脱模时，产品各处的温差大于10C 以上，易引起较大的翘曲变形。,当由于冷却不均匀引起产品翘曲变形时，通过优化冷却水路，使产品获得均匀的冷却
8、。下图是冷却水路设计的一般准则。,此产品为自动售货机的一块盖板。主要问题：因为冷却不均匀，引起较大的翘曲变形。材料:Lexan 500(PC+10%GF),GE plastic(USA)产品尺寸:207.829.547.8mm 基本壁厚：1.9mm,案例1:优化冷却水路,冷却系统,37mm,原始方案,D10mm,动定模温差相差20C,产品Y方向上变形量:0.98mm。变形主要原因是冷却不均匀。,原始方案,冷却系统,20mm,优化方案,D10mm,动定模温差：20C-10C,产品Y方向上变形量:0.98mm-0.47mm。变形主要原因是冷却不均匀。,优化方案,二、收缩不均匀引起的翘曲变形,当产品
9、壁厚相差超过1.5-2倍,或加强筋结构不合理,或浇口数量和位置不合理,或保压曲线不合理,使得产品处部分收缩不均匀,就会引起较大的翘曲变形.,产品信息:1、该产品为冰箱温控板。2、产品尺寸：59555.582mm高度方向上翘曲变形量太大。高度方向上允许的最大翘曲变形量为1mm。材料:PA 764 B(ABS),Chi Mei Corporation,案例2:优化产品结构,原始方案,这是初始产品设计，中间厚度1.7mm，侧壁厚度3.0mm。,此方案中，其X方向变形量为1.83mm，明显超标。,优化方案,侧壁厚度：3mm-2.5mm,优化方案中,翘曲变形量由1.83mm减小至0.67mm,符合要求。
10、,案例3:更改成型材料,该产品为饮水壶底座。主要问题是翘曲变形量超标。产品尺寸：25025031mm 基本壁厚：2.5mm,1.melt density 0.7751 g/cu.cm2.solid density 0.9289 g/cu.cm3.ejection temperature 93 deg.C4.recommend mold temperature 50 deg.C5.recommend melt temperature 230 deg.C 6.absolute maximum melt temperature 320 deg.C,7.minimum melt temperature
11、 200 deg.C8.maximum melt temperature 280 deg.C9.minimum melt temperature 20 deg.C10.maximum melt temperature 80 deg.C 11.maximum shear rate 24000 1/s12.maximum shear stress 0.2600 MPa,原始方案：材料特性,PVT Plot,Viscosity Plot,PP Lupol TE-5007B:LG Chemical,原始方案：Z向变形,Z向最大变形约2mm。,1mm,1mm,1mm,1mm,1mm,1.melt den
12、sity 0.84281 g/cu.cm2.solid density 1.0006 g/cu.cm3.ejection temperature 119 deg.C4.recommend mold temperature 33 deg.C5.recommend melt temperature 210 deg.C 6.absolute maximum melt temperature 270 deg.C,7.minimum melt temperature 190 deg.C8.maximum melt temperature 230 deg.C9.miniimum melt temperat
13、ure 30 deg.C10.maximum melt temperature 60 deg.C 11.maximum shear rate 100000 1/s12.maximum shear stress 0.2500 MPa,优化方案：材料特性,PP RR93:Samsung,PVT Plot,Viscosity Plot,优化方案：Z向变形,更改材料后，Z向变形从2mm减少至几乎没有，基本属于自然收缩。,案例4:优化浇口位置,该产品为汽车音响面板。主要问题是确定模具结构，减小翘曲变形量。产品尺寸：227.5136.922.7mm 基本壁厚：2.5mm成型材料：PC+ABS Bayble
14、nd T65 Bayer,中间三点潜伏式进浇,原始方案,0.1mm,0.1mm,X向最大变形：0.1mm,0.1mm,0.44mm,原始方案,0.4mm,Y向最大变形：0.44mm,Z向最大变形：0.4mm,优化方案,外圈四点潜伏式进浇,X方向属于自然内缩,0.06mm,0.09mm,0.03mm,优化方案,0.14mm,0.15mm,0.25mm,0.15mm,Y向最大变形：0.44mm-0.09mm,Z向最大变形：0.4mm-0.25mm,案例5:优化保压曲线,该产品为电池盖。主要问题是优化成型参数，减小翘曲变形量。产品尺寸：63407.2mm 基本壁厚：0.3mm成型材料：PC Panl
15、ite MN-3700 Teijin Chemicals,原始方案,流道和冷却系统,Filling:Mold temperature:70.00 deg.CMelt temperature:290.00 deg.C Injection time:0.15 sTotal volume:21.28 cm3Part volume to be filled:2.89 cm3Total projected area:56.18 cm2,Packing:,Packing pressure(MPa)Time(s)140 0 140 3 0 2,成型工艺参数,原始方案:Z向变形,0.31mm,Z向变形量：0.
16、49mm。,0.18mm,0.24mm,Z向变形最主要原因是收缩不均匀。,优化方案：优化保压曲线,其它条件没变。,优化保压曲线：,Packing pressure(MPa)Time(s)90 0 90 3 0 2,Packing pressure(MPa)Time(s)140 0 140 3 0 2,优化方案:Z向变形,0.083mm,Z向变形：0.49mm-0.153mm.,0.07mm,0.08mm,三、纤维取向不均匀引起的翘曲变形,含纤维的复合材料由于具有高的强度、弹性模量、刚度以及抗蠕变性能好等优点，近年来得到了广泛的应用。Moldflow通过对含纤维材料的填充和保压过程进行模拟计算，
17、能够可靠地预测纤维取向程度，预测纤维取向程度对翘曲变形的影响。,当纤维取向不均匀引起产品较大的翘曲变形时，可通过优化浇口位置和产品结构，调整纤维的取向，减小变形量。,案例6:优化纤维取向,该产品为螺旋叶片。主要问题是优化浇口位置，减小翘曲变形量。成型材料：BASF:Ultramid B3GM35 Q641 GF15（PA6）,原始进浇方案，一点进浇,原始方案纤维取向,在产品圆周上，纤维取向很不均匀。,原始方案翘曲结果,产品最大变形量为2.25mm，圆周处变成椭圆。底部向上翘起。,优化进浇方案,侧边一点进浇，改成中间三点进浇。流动非常平衡。,优化方案纤维取向,在产品圆周上，纤维取向均匀一致。,优
18、化方案翘曲结果,产品最大变形量从2.25mm减少至1.4mm，圆周处和底部都没有变形。,四、角落效应引起的翘曲变形,深盒状产品，在角落处，散热困难，导致热量集中，易引起较大的产品变形，称之为角落效应。,当出现角落效应时，应加强角落处的冷却，常用挡板或喷泉等冷却装置，来加快角落处热量的散发。,此区域热量集中,CavityCold,CoreHot,引起产品翘曲变形,案例7:减小角落效应引起的翘曲变形,该产品为汽车电器上的一个盖子。主要问题是翘曲变形量较大。产品尺寸：114.020.5137.81mm 基本壁厚：2.5mm成型材料：Luvocom 1/GF/30/TF/15/BK(PA66),原始方
19、案,产品靠近动模和定模区域温差，最大相差43C。,冷却系统,0.42mm,0.12mm,0.90mm,原始方案翘曲结果,变形最主要原因是角落效应。,优化方案,在动模处增加一条冷却水路，加强角落处的冷却。,产品靠近动模和定模区域最大温差，从43C-4C。,冷却系统,Deflection:0.42mm-0.36mm,Deflection:0.12-0.09mm,Deflection:0.90-0.43mm,优化方案翘曲结果,塑料件翘曲变形总结,塑料件的翘曲变形主要是由于产品结构、模具结构、成 型材料和工艺参数的不合理引起的。所以针对Moldflow分析出来的翘曲变形，解决方法也是从这四个方面考虑。1、冷却不均匀。解决方法：优化冷却水路。2、收缩不均匀。解决方法：更改材料、产品结构、浇口数量和位置、保压曲线。3、纤维取向不均匀（含纤维材料）。解决方法：浇口数量和位置、产品结构。4、角落效应。解决方法：加强角落处冷却，减薄角落处壁厚。,
