| 技術(shù)通訊_6期-如何提高模擬分析的準(zhǔn)確性 |
| 發(fā)布者：Cadit 發(fā)布時間：2015/6/1 閱讀：5068 次 |
? 前言
當(dāng)我們引進(jìn)Moldflow軟件后，如何從管理和技術(shù)層面，輔助產(chǎn)品開發(fā)，把軟件用好，真正地做到檢驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少后續(xù)生產(chǎn)問題，是值得我們探討的重要事情。
作為專業(yè)的Moldflow技術(shù)咨詢公司，我們始終把客戶的利益放在第一位。本文以客戶實(shí)際需求為目標(biāo)，從Moldflow應(yīng)用流程的各個環(huán)節(jié)出發(fā)，探討引起分析結(jié)果誤差的各種因素，確保分析結(jié)果能真正指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。
一 Moldflow工程師素養(yǎng)
要使Moldflow軟件充分發(fā)揮作用,工程師需具備如下知識：
最好是高分子材料或塑料模具專業(yè)教育背景；
1、高分子材料知識；
2、塑料件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)知識；
3、塑料模具知識；
4、注塑成型原理及生產(chǎn)工藝；
5、現(xiàn)場試模經(jīng)歷；
6、擅長總結(jié)歸納，形成企業(yè)知識庫。
二 明確的分析目標(biāo)
? 每個項(xiàng)目都有各自的獨(dú)特性和復(fù)雜性
? 不同的分析要求將直接決定CAE分析的方方面面
– 功能選擇
– 模型簡化方案
– 網(wǎng)格處理方式
– 重點(diǎn)區(qū)域選擇
– 結(jié)果分析與提取
– 根據(jù)分析目標(biāo)，選擇最適合的處理方式
三 分析模型的準(zhǔn)確性
3.1選擇最適合的網(wǎng)格
– Moldflow支持的四種網(wǎng)格
– 梁單元Beam (1D)
– 中性面網(wǎng)格Midplane (2.5D)
– 雙層面網(wǎng)格Dual Domain (Modified 2.5D)
– 實(shí)體網(wǎng)格3D Tetrahedral elements
– 選擇網(wǎng)格即為選擇分析的理論模型
– 不同的網(wǎng)格，在某些分析方向上結(jié)果會有較大差異
– 根據(jù)產(chǎn)品模型的結(jié)構(gòu)和分析目的，選擇最適合的網(wǎng)格
– 例如，同一個產(chǎn)品模型，如果采用不同的網(wǎng)格類型，分析結(jié)果有較大差異。
由于Beam單元和3D網(wǎng)格，能夠考慮壁厚側(cè)邊的熱量散失，所以模擬的流動模式，與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更為一致。
3.2網(wǎng)格邊長的控制
? 建議讀入原始檔案，如：Pro/E的part，CATIA的part，UG和SolidWork的part，和通用檔案，如：Parasolid，Step等
? 建議采用CAD DOCTOR修復(fù)和簡化后的模型
? 合適的網(wǎng)格密度
? 單元邊長的選擇
– 以產(chǎn)品平均壁厚作為網(wǎng)格的邊長
– 3D 不超過壁厚的2倍
– 保證網(wǎng)格質(zhì)量的情況下盡量的少，比如Dual Domain控制在10萬以內(nèi)，3D在100萬以內(nèi)
? 使用弦高控制曲面或圓孔區(qū)域的網(wǎng)格密度
? 確保平均縱橫比小于3，最大縱橫比小于10
3.3 匹配率的控制
? 匹配率的控制
– 匹配率是雙層面網(wǎng)格最重要的參數(shù)之一
– 網(wǎng)格生成后應(yīng)首先檢查的網(wǎng)格參數(shù)
– 流動分析>85%，翹曲分析>90%
? 提高匹配率的方法
– 提高網(wǎng)格密度
– 優(yōu)化模型
– 匹配率無法滿足要求時，應(yīng)考慮使用3D網(wǎng)格（3D網(wǎng)格沒有匹配率的要求）
3.4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響
實(shí)例：分析結(jié)果沒有真實(shí)反映出產(chǎn)品填充過程中的料峰遲滯現(xiàn)象
? 分析模型的不一致
– 圖示位置的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化
– 設(shè)計(jì)的變更沒有及時反饋給分析人員
3.5流道系統(tǒng)的影響
注意：詳細(xì)分析時，一定要建構(gòu)完整的，與實(shí)際生產(chǎn)一致的流道系統(tǒng)。
實(shí)例：成型條件相同，開始沒建構(gòu)流道系統(tǒng)，變形量為4mm。建構(gòu)完成的流道系統(tǒng)后，變形量與實(shí)際一致。
3.6冷卻系統(tǒng)的影響
注意：一定是與實(shí)際生產(chǎn)一致的冷卻系統(tǒng)排布。
實(shí)例：實(shí)際模具設(shè)計(jì)時，為了產(chǎn)品的頂出，將動模側(cè)的水路取消，但沒反饋給分析工程師，導(dǎo)致分析變形量偏小。
四 原材料性能的準(zhǔn)確性
4.1分析材料選擇順序
成型材料選用優(yōu)先順序:
1、直接在Moldflow材料庫中搜索選用；
2、聯(lián)系原材料供應(yīng)商，要求*.udb文件；
3、要求原材料供應(yīng)商提供詳細(xì)材料性能；
4、通過Moldflow材料實(shí)驗(yàn)室測試；
5、由原材料供應(yīng)商的技術(shù)人員，選用性能相近的替代材料。
4.2材料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性
建議，成型使用的材料性能中，材料數(shù)據(jù)質(zhì)量要達(dá)到金牌或銀牌，才能確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。
4.3原材料收縮模型的影響
4.4 Juncture loss對壓力的影響
? 該參數(shù)用于修正在Beam單元中以下位置的壓力損失
– 直澆道和射嘴的位置以及澆口等截面急劇變化的位置
– 流道中截面變化的位置（H流道中主流道到分流道的位置）
? 使用無juncture loss修正的材料，分析獲得的注塑壓力會小于實(shí)際值（20%）。
五 實(shí)際成型因素的影響
5.1注塑機(jī)的速度設(shè)定
? 注塑機(jī)射出速度設(shè)定值為: 93 cm^3/s
– 射出過程注塑機(jī)并未有發(fā)出任何的警告信息
– 對螺桿位置進(jìn)行追蹤
? 射出速率峰值達(dá)到: 68 cm^3/s
? 平均射出速率為: 52 cm^3/s
? 注塑機(jī)并未達(dá)到實(shí)際設(shè)定的最大射出速率進(jìn)行注射
? 如果分析按照設(shè)定值輸入93 cm^3/s進(jìn)行模擬勢必會導(dǎo)致剪切的過大
5.2對空注射的壓力
? 實(shí)際注射過程中在料筒及噴嘴處均存在壓力損失
? 射出單元的對空注射
– 射出速度射定為正常的射出參數(shù)
– 記錄噴嘴壓力參數(shù)
5.3融體壓縮及液壓單元的壓力損失
? 比對測試的噴嘴壓力及射出單元的液壓
– 融體的壓縮以及液壓單元的損耗可能導(dǎo)致10 MPa的誤差
5.4塑膠原料的干燥
? 尼龍干燥時間17 h
? 低干燥溫度(高%H20), 可能導(dǎo)致黏度下降
– 對注塑壓力有非常大的影響(~50%)
5.5充填控制方式的影響
? 設(shè)置正確的填充速度曲線
– 填充由時間或流動速率控制
? 預(yù)測的壓力曲線與實(shí)際測量得到的壓力曲線相差較大
– 通過螺桿速度曲線控制填充可獲得一致的壓力曲線
? 設(shè)置正確的填充速度曲線
– 通過螺桿速度曲線控制填充可獲得一致的鎖模力
用時間控制，2秒均勻的速度，鎖模力990T 采用與實(shí)際一致的螺桿曲線，鎖模力693T，與實(shí)際吻合
5.6 V/P切換方式的影響
? 對比分析結(jié)果和實(shí)際成型參數(shù)時，不能單純的對比最大壓力的大小
? 實(shí)際的V/P切換方式會影響到最大壓力和鎖模力的大小
? V/P切換的設(shè)置方式:
? 螺桿位置或是時間
? 要保證分析精度，必須構(gòu)建完整的幾何分析模型
? 體積百分比,自動
? 需考察切換點(diǎn)是否與注塑機(jī)的設(shè)置完全一致
5.7保壓曲線的影響
? 保壓曲線對翹曲的影響很大
– 只是使用默認(rèn)的壓力曲線是不正確的
? 80 %的填充壓力保壓10秒
– V/P切換在正確的位置?
– 分析模型是否含澆注系統(tǒng)?
? 20秒的的冷卻時間
5.8冷卻水流速
冷卻液的種類、冷卻液的進(jìn)口溫度、冷卻液的流速或壓力，對產(chǎn)品的冷卻影響較大，進(jìn)而影響流動和變形。
六 特定模具結(jié)構(gòu)的影響
具體的模具結(jié)構(gòu)（拔模角不夠、倒扣、頂出不平衡等），都可能引起實(shí)際成型結(jié)果與分析結(jié)果不一致。
七 總結(jié)
當(dāng)分析與實(shí)際出現(xiàn)差異時，消除分析的誤差是一個系統(tǒng)的過程
– 導(dǎo)致結(jié)果差異的因數(shù)很多
? 注塑機(jī)性能, & 響應(yīng)時間
? 材料的特性，參數(shù)的準(zhǔn)確性
? 測量的方法
? 幾何, 工藝參數(shù)
? 具體的模具結(jié)構(gòu)（拔模角不夠、倒扣、頂出不平衡等）
– 即使分析與實(shí)際不完全一致
? 也可通過分析找出幾何，工藝，材料等因數(shù)的敏感性
? 通過不同方案的對比，找出優(yōu)化的方向
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