Moldflow模流分析基礎教程 課件 第9章

第9章保壓分析9.1保壓分析概述保壓的目的是減少體積收縮并獲取收縮的均衡，以減少塑料制品在成型后的翹曲量。通?？拷鼭部诘膮^(qū)域補縮更充分，因此收縮量小，而遠離澆口的區(qū)域則收縮量大。體積收縮的均勻性又明顯影響翹曲量。因而若不經保壓優(yōu)化，整個產品體積收縮量通常不均衡，容易導致產品翹曲嚴重。Moldflow必須在填充分析的基礎上進行“填充+保壓”分析?！疤畛?保壓”分析用來模擬塑料熔體從注射點進入模具型腔開始，直到充滿整個型腔的流動過程。而保壓優(yōu)化則是通過調整保壓曲線，使得產品各處在其凝固時的壓力相近，以獲得較低和均衡的體積收縮量，從而獲得完整致密且平整的塑料制品。9.2保壓分析方法9.2.1保壓分析流程9.2保壓分析方法9.2.2保壓分析工藝條件的設置%填充壓力與時間”選項，以填充壓力的百分比與時間的函數(shù)形式控制塑料熔體在保壓階段的填充行為?！氨簤毫εc時間”選項，以保壓壓力與時間的函數(shù)形式控制成型周期的保壓階段?！?最大注塑機壓力與時間”選項，以最大注射機壓力的百分比與時間的函數(shù)形式控制成型周期的保壓階段。9.2.2保壓分析工藝條件的設置

保壓壓力通常取填充壓力的20%～100%，默認值為80%，但當塑料制品的壁厚超過3mm時，建議適當增大百分比設定保壓時間時應注意：①確保施加保壓壓力時澆口尚未凍結，否則保壓無效。②第一次進行保壓分析時應設定一個相對較長的保壓時間，以確保保壓結束時澆口已經凍結。因為保壓時間長最多影響澆注系統(tǒng)的收縮值，對產品基本沒有影響，如果在第一次保壓分析所設定的時間內澆口未冷卻，則需增加保壓時間并重新分析。③查詢澆口凍結時間，并在之后分析中，縮短保壓時間到澆口凍結的時間。9.2.2保壓分析工藝條件的設置保壓曲線類型方形保壓曲線分段式保壓曲線曲線式保壓曲線【例9-1】保壓分析實例1）打開工程，復制并打開方案。雙擊打開第9章/源文件/dustpan/dustpan.mpi的工程文件。復制方案“dustpan_c1”，并重命名為“coveringpacking1”，雙擊進入。2）設置分析序列為“填充+保壓”3）進行工藝設置。4）運行填充+保壓分析。5）保存工程。9.3保壓分析的結果評價1．頂出時的體積收縮率頂出時的體積收縮率應盡可能小而分布均勻。通常要求頂出時的體積收縮率小于經驗數(shù)值，如：PP—6%、ABS—3%、POM—6%、PC+ABS—4%、PMMA—4%、PA6—6%。通常要求制品主體區(qū)域的體積收縮率均勻，差異值盡量控制在2%內。體積收縮率分布范圍太廣時，應優(yōu)化保壓曲線2．凍結層因子若保壓結束，澆口處仍未完全凍結，則需延長保壓時間重新分析。若近澆口比遠澆口凍結早，則遠離澆口位置的補縮通道被切斷，使得填充末端區(qū)域無法充分補縮而產生大的收縮，通常需要改變澆口位置或增加澆口數(shù)量。9.3保壓分析的結果評價3．壓力壓力曲線形狀越接近，曲線頂部高度較接近，且衰減速度越快，效果越好。曲線頂部如果高度差比較大，說明流動路徑過長導致澆口到各處的保壓壓力衰減比較嚴重，應調整澆口位置或者增加澆口數(shù)量。填充結束時，每個流動路徑末端的壓力應為零。9.3保壓分析的結果評價4．保持壓力保持壓力結果顯示在保壓階段（從填充結束開始）計算出的各區(qū)域的最大保壓壓力，最大壓力可能出現(xiàn)在保壓階段中的不同時間點。通常要求型腔內保持壓力差異應不超過25Mpa。5．縮痕指數(shù)縮痕指數(shù)反映塑料制品上產生縮痕的相對可能性，縮痕指數(shù)值越大表示潛在的收縮可能性越高。9.4保壓分析的優(yōu)化方法9.4.1保壓分析優(yōu)化步驟（1）根據(jù)分析結果，優(yōu)化保壓曲線，并運行保壓分析。（2）對比分析結果。（3）判斷保壓結果是否滿足收縮要求，如不滿足，則需綜合前述保壓分析結果對體積收縮率的影響趨勢，確定保壓優(yōu)化方案，并運行保壓分析，直至滿足收縮要求，保壓分析結束。9.4.2優(yōu)化保壓曲線的方法1．保壓曲線的初次優(yōu)化1）確定三個關鍵時間點恒壓開始時間。體積/壓力轉換的時間點是填充和保壓階段的分界點，因此是恒壓保壓開始的時間。根據(jù)分析日志可查得該時間。恒壓結束時間。根據(jù)填充路徑，查詢填充末端處的壓力曲線，將該處壓力峰值時刻與歸零時刻的中間值定義為恒壓結束時間，也即壓力開始衰減的時間。保壓結束時間。保壓結束時間同時也是衰減段結束的時間。在澆口凍結后，繼續(xù)保壓對于減少型腔收縮已無效果，因此以澆口凍結時間為保壓結束時間。2）確定恒壓段和衰減段的持續(xù)時間恒壓段持續(xù)時間：用填充末端處的壓力曲線的峰值時刻與歸零時刻的中間值減去體積/壓力轉換的時間點。衰減段持續(xù)時間：用澆口凍結時間減去體積/壓力轉換的時間和恒壓段持續(xù)時間【例9-2】初次保壓優(yōu)化實例1）打開工程，復制并打開方案。找到【例9-1】所保存的工程文件并雙擊打開。復制方案“coveringpacking1”，并將新方案重命名為“coveringpacking2”，雙擊進入該方案。2）確定關鍵時間點。a）確定體積/壓力轉換時間點?！纠?-2】初次保壓優(yōu)化實例b）根據(jù)填充末端處的壓力曲線計算恒壓結束時間。檢查得填充末端位置處壓力峰值時刻與歸零時刻分別約為4.5s和11.3s，計算得其中間值為7.9s，以此作為恒壓結束時間。c）確定保壓結束時間。澆口凍結時間約為26.8s，以此作為保壓結束時間。3）確定恒壓段和衰減段的持續(xù)時間a）確定恒壓段持續(xù)時間。恒壓結束時間和恒壓開始時間分別為7.9s和1.8s，因此恒壓段持續(xù)時間為6.1s。b）確定衰減段持續(xù)時間。保壓結束時間、體積/壓力轉換的時間和恒壓段持續(xù)時間分別為26.8s、1.8s和6.1s，因此衰減段持續(xù)時間為26.8s-1.8s-6.1s=18.9s。【例9-2】初次保壓優(yōu)化實例4）設置壓力曲線，并再次進行保壓分析。a）查詢保壓壓力。查找分析日志，獲得保壓壓力為38.76MPa，以此作為恒壓段保壓壓力。b）設置曲線c）雙擊方案任務窗口中的“分析”選項即可運行分析【例9-2】初次保壓優(yōu)化實例5）對比分析結果，評價優(yōu)化效果。a）查看頂出時的體積收縮率陰影圖，體積收縮率的最大值仍分布在填充末端位置。型腔內塑料制品的體積收縮率的分布范圍為1.8%~6.8%，與優(yōu)化前相比，明顯縮小。表明保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。但整體體積收縮率分布范圍仍然偏大，需進一步優(yōu)化保壓曲線。b）新建“壓力：XY圖”結果。型腔各處的壓力曲線形狀更趨于一致，近澆口區(qū)域的壓力曲線不再呈“M”型，但壓力衰減仍然遲于填充末端區(qū)域，因此需進一步保壓優(yōu)化，加快近澆口區(qū)域的卸壓速度。2.保壓曲線的進一步優(yōu)化需要根據(jù)初次保壓優(yōu)化分析結果分析優(yōu)化策略：（1）通常采用調整恒壓時間和保壓壓力的方法調整填充末端區(qū)域收縮率。若填充末端的體積收縮率過大，通常需增加保壓壓力或加長恒壓時間，以減少體積收縮量；反之應縮短恒壓時間。（2）通常采用改變保壓壓力的衰減速率的方法調整近澆口區(qū)域收縮率。若近澆口處存在過保壓，通?？杉涌靿毫λp速度；反之減緩壓力衰減速度。（3）通常采用分步衰減的方式調整中間區(qū)域的收縮率。先快后慢的分段衰減方式可適當增加中間區(qū)域的體積收縮量；先慢后快的分段衰減方式可適當減少中間區(qū)域的體積收縮量?！緦嵗?-3】再次保壓優(yōu)化實例1）第二次保壓分析。a）打開【實例9-2】所保存的工程文件。復制方案“coveringpacking2”，并重命名為“coveringpacking3”，雙擊進入。b）優(yōu)化保壓曲線，并再次進行保壓分析。加大恒壓保壓壓力和恒壓保壓時間?！緦嵗?-3】再次保壓優(yōu)化實例c）查看頂出時的體積收縮率陰影圖，型腔內塑料制品的體積收縮率的分布范圍為1.6~6.2%，收縮率分布范圍明顯縮小。表明第二次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值分布在填充末端位置和近澆口位置，但增大恒壓壓力后，末端體積收縮率有明顯減小，可在不超過注射機鎖模力的前提下，進一步提高恒壓壓力，觀察流動末端的體積收縮率變化。d）新建“壓力：XY圖”結果，并沿流動路徑選點。型腔各處的壓力曲線形狀更相似，但把柄處的壓力衰減仍然遲于填充末端區(qū)域，需要進一步保壓優(yōu)化，加快近澆口區(qū)域的卸壓速度。e）保存工程方案。【實例9-3】再次保壓優(yōu)化實例2）第三次保壓分析a）復制方案“coveringpacking3”，命名為“coveringpacking4”，雙擊進入。b）優(yōu)化保壓曲線，并再次進行保壓分析。將恒壓保壓壓力增大至50MPa，并將衰減階段改為分步衰減。運行分析。【實例9-3】再次保壓優(yōu)化實例c）查看頂出時的體積收縮率陰影圖，型腔內塑料制品的體積收縮率的分布范圍進一步縮小。表明第二次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值分布在填充末端位置和近澆口位置，但增大恒壓壓力后，末端體積收縮率有明顯減小。d）新建“壓力：XY圖”結果，型腔各處的壓力曲線形狀更相似，但把柄處的壓力衰減速度仍然遲于填充末端區(qū)域。e）保存工程方案。【實例9-3】再次保壓優(yōu)化實例2）第四次保壓分析。a）復制方案“coveringpacking4”，重命名為“coveringpacking5”，雙擊進入。b）優(yōu)化保壓曲線。將恒壓保壓壓力增大至52MPa，并將衰減階段改為先快后慢的分步衰減。運行分析?！緦嵗?-3】再次保壓優(yōu)化實例c）查看頂出時的體積收縮率陰影圖。型腔內塑料制品的體積收縮率范圍相比增大。但收縮率最大的位置集中在位于把柄末端的澆口處，此處剛度較好，且并非工作位置，對制品的總體質量和使用性能影響相對較小。而簸箕比較重要的主體位置，體積收縮率分布在1.5~5.0%范圍內，制件總體質量相對較好。d）新建“壓力：XY圖”結果，型腔各處的壓力曲線形狀更相似，衰減更快，近澆口區(qū)域的壓力衰減速度與其余位置相似，不存在過保壓的情況。e）保存工程方案9.5保壓分析綜合實例步驟1打開工程，復制并打開方案。第9章/源文件/packing/packing_Optimization.mpi的工程文件。復制方案“SCFill(filling)”，重命名為“SCFill(packing1)”，雙擊進入。步驟2初次保壓分析。a）設置分析序列為“填充+保壓”b）進行工藝設置。

c）運行填充+保壓分析。9.5保壓分析綜合實例步驟3查看初次保壓分析結果，分析保壓優(yōu)化策略。a）體積收縮率主體部分的收縮率分布在6.4%以內。沿填充路徑取點繪制頂出時的體積收縮率的路徑圖，塑件的收縮率沿填充路徑增大，且沿填充路徑的體積收縮率的差值約6.4%，超過了2%。即近澆口區(qū)域由于補縮比較充分因而收縮率較小，而填充末端區(qū)域保壓不夠充分，收縮率較大。且最大收縮率超過了PP的經驗收縮率6%。塑料制品的局部體積收縮率過大，且體積收縮率分布范圍太廣，應優(yōu)化保壓曲線。9.5保壓分析綜合實例b）凍結層因子。整個冷卻過程中，型腔內熔體的凍結順序為由遠離澆口處向近澆口處依次凍結，補縮通道暢通。至17.4s時澆口處完全凍結，對應的凍結層因子為1。c）壓力XY圖。新建“壓力：XY圖”結果，近澆口處與遠離澆口處各點的壓力曲線形狀存在差異。尤其是近澆口處壓力始終無法降為0MPa，因此對應位置始終存在殘余壓力，需要進行保壓優(yōu)化。9.5保壓分析綜合實例d）保持壓力。保持壓力最大值出現(xiàn)在流道部分，型腔部分的保持壓力分布在約23~39MPa范圍內，差值小于25MPa，滿足要求。e）縮痕指數(shù)。塑料制品主體部分的縮痕指數(shù)較小，但在填充末端區(qū)域的卡勾處出現(xiàn)了局部縮痕指數(shù)較大的情況，但最大值在1%以內，有一定的發(fā)生縮痕的可能性。f）分析保壓優(yōu)化策略。恒壓式保壓曲線通常容易造成流程末端補縮不足而近澆口區(qū)域過保壓的情況，且體積收縮率分布范圍較廣，應將增加衰減段，將保壓曲線優(yōu)化為曲線式保壓曲線。9.5保壓分析綜合實例步驟4

第一次保壓優(yōu)化分析。a）復制方案“SCFill(packing1)”，重命名為“SCFill(packing2)”，雙擊進入。b）確定關鍵時間點。查找初次保壓分析的分析日志，獲得發(fā)生體積/壓力轉換的時刻約是1.4s，以此作為恒壓開始時間；新建“壓力：XY圖”結果，選取填充末端位置的點，獲得壓力曲線，檢查得到壓力峰值時刻與歸零時刻分別約為2.1s和5.9s，計算得其中間值為4s，以此作為恒壓結束時間；澆口凍結時間約為17.4s，以此作為保壓結束時間。9.5保壓分析綜合實例c）確定恒壓段和衰減段的持續(xù)時間。恒壓結束時間和恒壓開始時間分別為4s和1.4s，因此恒壓段持續(xù)時間為2.6s；保壓結束時間、體積/壓力轉換的時間和恒壓段持續(xù)時間分別為17.4s、1.4s和2.6s，衰減段持續(xù)時間為17.4s-1.4s-2.6s=13.4s。d）查詢保壓壓力。查找初次保壓分析的分析日志，獲得保壓壓力約為44MPa，以此作為恒壓段保壓的保壓壓力。e）設置保壓壓力曲線。f）運行分析。9.5保壓分析綜合實例步驟5

評價第一次優(yōu)化分析結果，分析保壓優(yōu)化策略。a）查看頂出時的體積收縮率陰影圖，塑料制品的體積收縮率依然沿流程由近至遠依次升高，主體部分的體積收縮率分布范圍變化不大。b）新建“壓力：XY圖”結果，型腔各處的壓力曲線形狀更趨于一致，且近澆口區(qū)域的壓力曲線在保壓結束前順利降至0MPa，但壓力衰減速度仍然遲于填充末端區(qū)域，因此需要進一步保壓優(yōu)化，加快近澆口區(qū)域的卸壓速度。c）縮痕指數(shù)陰影圖，填充末端區(qū)域的卡勾處的縮痕指數(shù)依然較大，未有明顯改善。d）分析保壓優(yōu)化策略。為加快近澆口區(qū)域的卸壓速度，使制品的體積收縮率更均勻，將保壓曲線優(yōu)化為先快后慢的分段式衰減的曲線式保壓曲線。e）保存工程。9.5保壓分析綜合實例步驟6

第二次保壓優(yōu)化分析。a）復制“SCFill(packing2)”，重命名為“SCFill(packing3)”，雙擊進入。b）優(yōu)化保壓曲線。檢查料流末端位置的壓力曲線，在約4.9s時該處壓力降為5MPa。以此為參考，保壓曲線，即保持恒壓段時間長度不變，快速衰減階段的時間長度為4.9s-2.6s=2.3s，慢速衰減階段的時間長度為13.4-2.3=11.1s。。c）運行分析。9.5保壓分析綜合實例步驟7

評價第二次優(yōu)化分析結果，分析保壓優(yōu)化策略。a）查看頂出時的體積收縮率陰影圖，型腔內塑料制品的體積收縮率最大值增大，但收縮率范圍明顯縮小。表明第二次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值由填充末端位置變?yōu)榻鼭部谖恢?，近澆口處體積收縮率過大，需進一步優(yōu)化。b）新建“壓力：XY圖”結果，型腔各處的壓力曲線形狀更相似，近澆口處的壓力衰減明顯增快9.5保壓分析綜合實例c）縮痕指數(shù)陰影圖，本次優(yōu)化后填充末端區(qū)域的卡勾處的縮痕指數(shù)降至0.9%之內；而近澆口區(qū)域的縮痕指數(shù)則達到了1.2%，超過了1%，表明該處有發(fā)生縮痕的可能性，應繼續(xù)優(yōu)化保壓曲線，以減少該處的體積收縮率。d）分析保壓優(yōu)化策略。第二次優(yōu)化后，近澆口區(qū)域的體積收縮率過大，表明快速衰減階段的衰減速度過快，可適當調整。e）保存工程方案。9.5保壓分析綜合實例步驟8

第三次保壓優(yōu)化分析。a）復制“SCFill(packing3)”，重命名為“SCFill(packing4)”，雙擊進入。b）優(yōu)化保壓曲線。將快速衰減階段的時間長度增長至4s，相應地慢速衰減階段的時間長度為9.4s。c）雙擊方案任務窗口中的“分析”選項即可運行分析。9.5保壓分析綜合實例步驟9

評價第三次優(yōu)化分析結果，分析保壓優(yōu)化策略。a）查看頂出時的體積收縮率陰影圖，收縮率范圍繼續(xù)縮小。表明第三次保壓優(yōu)化后，塑料制品的體積收縮率更趨于一致。體積收縮率的最大值仍在近澆口位置，但該處的體積收縮率有所減小。b）新建“壓力：XY圖”結果，壓力曲線