模流分析案例

2024-04-11

模流分析案例（精选4篇）

篇1：模流分析案例

模流分析软件市场上主要有四种

一，Moldflow，这是一家老牌的模流分析软件公司，占有大约75%以上的全球市场。整体上来说，他是目前市场上最好的模流分析软件。材料库中有8000多种材料。分析的准确高，操作方便，一个有模具设计基础的人要学会其一般命令的使用，只要四五天时间。分析速度比MOLDEX3D快得多。但如果使用正版价格超贵。一个模块都是几万美元，只有实力非常雄厚的公司才会购买。而且服务不很好。一年二十万的服务费，没有几次上门服务。如果是个案要模流分析，建议首选。但如是融胶翻转流道，就不要选它。精英制模就有好几套moldflow软件。

二，台湾的MOLDEX3D，这个软件在亚洲市场有相当的份额。本人优化模流分析公司前，用过它的正版软件。它最大的卖点3D网格是六面体（Moldflow是四面体。）可以分析融胶翻转流道。而据MOLDFLOW代理公司职员反映，MOLDFLOW是做不到的。因此要分析融胶翻转，建议找MOLDEX3D。但目前本公司暂不支持MOLDEX3D。它的不足：分析没MLDFLOW准。尤其是分析变形方面远不如MOLDFLOW。材料数目也不到MOLDFLOW材料库的50%。已有的材料许多数据也不全。操作起来也不方便。但其价格便宜，而且服务好。精英制模就有1套MOLDEX3D软件。

三，3D TIMON是由日本东丽（材料商）开发的。只是近几年才进入中国。本人见过其演试，工程师声称，又快又准。结果只是快，但不准。我们当时用MOLDFLOW和MOLDEX3D分析过的项目做来测试，由他们工程师重新检查。一星期后发给我们的结果连流动都不准。可能他的材料库会比MOLDEX3D更小，（因为给我们演试，发现MOLDFLOW和MOLDEX 3D有的材料，它都没有）可能出于竞争原因，少有材料商向其有竞争的东丽公司提供材料数据，和请求其测试。他的专长在光学双折射线方面，可能是因日本是数码相机强国之故。而MOLDFLOW的双折射线分析只有6.1以上版才推出。而且仅有8~9种材料可做这方面的分析。

四，HSCAE是华中科技大学开发的模流分析软件，据我们用过的朋友说，操作没有MOLDFLOW人性化。但价格便宜，在国产胶料库方面会比其他软件强。

篇2：模流分析案例

一、塑件工艺分析

1.1构建模型

MP4的外壳并不是只有一层的, 它分为两部分, 内部的材料是一些高分子共聚化合物。用这些高分子化合物能在一定程度生形成互补的关系, 其中的材料容易成型但是其抗外力性不好, 而另外的化合物则在它的不足之处有优势。在外面那一部分的材料是另外一种有机化合物, 它的化学性质不会和内层物质冲突, 而且它的抗磨性比较好, 也比较容易加工成型。构造模具的时候用了特殊的软件PRO/E来制作, 制件如图1所示, 内、外层的厚度约为1.2mm, 内层加强筋厚度为0.5 mm。

1.2网格生成

划分网格中有一些圆角和倒角, 影响它们的则是因为产品内部中的一些构造, 要节约时间减少修复网格的任务强度, 我们用软件在对一些对网格修复无关的构造在倒入到Moldflow中去除后, 再对网格结构进行分析, 这样做可以大大节省制作成型的世界, 也减少了一些繁琐的工序。将完成好的产品中的网格结构进行分析, 在排除一些小问题后就可以对其他的数据来设置了, 外层单元数为12730, 节点数6365, 内层单元数为11660, 节点数为5816, 连通域均为1, 配向不正确单元、相交单元、完全重叠单元等其他的均为0, 最大纵横比不超过6, 网格匹配率必须不少于94%。

二、模具设计方案

要制出不同颜色的制品需要两道注射工序, 而且第二次制作出的模侧才能把它模出来, 这就需要在第一次卸下模侧的时候不能使其冷却下来, 虽然我们有保持温度的热导流模具, 但是其制作的成本比较高, 而且还不是很稳定, 用后的后期保护费用也比较高, 而我们制作的外壳在随电子产品的换代速度比较快, 用热模具成本比较高, 所以综合来说这种方法不是万不得已不会考虑的。所以在我们制作模具时, 第一次模侧选用三板模, 而第二次则没第一次费用那么多, 二板模的价格比较三板模低上许多。

三板模以及我们的产品都需要有比较高的耐用性, 所以我们把一个小的浇注口设置在内侧的壳的边缘位置, 在三板模的凹模板处将分流的模道浇筑在那里, 为了方便我们在模具成型后将点浇口去除, 我们把点浇口和另外一个分流模道连接起来, 在制作成型后的产品表面涂上透明的材料将内层覆盖住, 为防止胶堵住浇口我们将浇口设计成扇形结构, 这样方便倒胶也能在成型后去除时避免损坏, 并且将导流道路和扇形浇注口设在模具的边缘。

三、模流分析

我们在用软件进行三维分析建模的时候不是把内层和外层放在一起造型的, 我们把造型数据放入Moldflow中, 把他们重合在一起来做的, 我们在下面的图形2中标出了气穴的分布位置。从图中不难看出内层中模具的边缘和筋, 柱这些都有气穴孔, 在可以用一些部件中的空隙来消除气穴。在外层可以用不同形体面的间隙来去除那些比较少的气穴。

97 MPa则是内侧在注胶时产生的最大注射压, 而产品的外层结构比内层的稍微大一点为110MPa。我们在选注塑的机器时要注意规定的最大注射压, 注塑机能达到的注塑压力必须大于制品所设计的最大压力, 否则在注塑的时候容易出现安全事故。要注意制品外层中的矩形范围内的顶出温度和其他区域的温度是不一样的, 矩形区域是4S左右, 其他的地方则为11s左右。之所以这样加温不同, 是因为塑料的导热性很差, 我们要节约时间就要将成型腔的冷却时间缩短。

四、模具结构及工作原理

通过我们选择软件的计算各种参数的结果, 选择富强鑫FB-1000R型转盘式双色注射成型机, 这种注塑机设计的内外最大注塑压均超过了我们分析出来的所需要的最大注塑压强, 我们的产品外层需要的最大压强为110MPa, 符合我们的要求;而我们设计的产品经过分析表明, 外层所需要的锁模力为34 t, 内层所需要的为17 t, 这次选用的机器设计锁模力则为100 t, 这项要求也完全符合我们所想要的结果。

所以我们在第一次成型时用的是三模板, 第二次则选择两模板, 我们将两个模具的进水口和出水口都设计在模具的边缘, 来方便供水系统冷却, 这是因为两种模具的动模能在一百八十度的范围内旋转, 而两个动模又是相同的, 可以用一个动模来互换。

五、总结

1) 选用转盘式双色注塑机, 一个模具一个腔口, 两种模具不同颜色, 要符合双色注塑模具的特点。

2) 用软件计算的数据来确定我们所需要的注塑机, 要让其额定最大参数都超过设计注射压强等一系列的参数。

3) 不用选择热导流模具, 那样成本太高, 可以用三板模加上潜伏浇口和两板模加上扇形浇口来减少制作模具的费用。

参考文献

[1]苏鹏刚, 葛正浩, 王金水等.双色内螺纹旋钮的热流道注塑模设计[J].塑料, 2010, 39 (2) :126-128

[2]李艳妮, 葛正浩, 陈伟博等.基于MoldfloW/MPI的双色注塑成型分析[J].塑料工业, 2011, 39 (6) :35-37

[3]黄诗君.基于杠杆机构的双色注塑模具设计[J].工程塑料应用, 2005, 33 (3) :64-66

[4]刘华刚.汽车管路支架双色模具设计及分析[D].天津大学, 2009

篇3：大尺寸复合材料注塑件模流分析

关键词：大尺寸复合材料注塑件；模流分析；CAE设计

1.注塑成型CAE技术简介

1.1 CAE技术概念及在注塑成型中的应用

塑料在注塑成型的过程中要经历一系列复杂的过程，涉及众多的流体学、力学和热能变化过程，采用现在常用的CAE技术进行过程模拟，将塑料在注塑成型的过程中以及在模腔中的一系列流动过程仿真出来，并在此基础上进行分析，能够大大提高注塑成型设计工作的效率。CAE技术指的是工程设计中的计算机辅助工程，既可以对设计物体进行动态分析，也可以进行静态分析，使用非常方便。利用CAE技术对模具浇注过程中的温度、压力等参数进行计算、预测，其结果对于改进注塑工艺的系统以及浇注过程的技术参数具有非常重要的意义。同时还可以利用CAE技术对可能发生的塑件翘曲进行预测，在模具浇注之前就可以采取一定的补救措施。

1.2CAE技术与注塑成型优化设计的关系

目前，可以进行CAE设计的辅助软件非常多，其中使用范围比较广的就是Moldflow。利用CAE技术进行注塑成型优化设计的技术前提就是对材料注塑过程中的压力、温度、应力、冷却时间等一系列的物理参数进行计算以及人工设置。现在进行优化设计的一般过程可以分为划分网格、获得浇口的最佳位置、设置材料一系列的工艺参数、进行流动分析、重新更改方案、对多个方案进行综合技术比较、选择最佳设计方案等一系列过程。以注塑模浇口的优化设计分析为例：采用CAE平台软件进行一系列的设置之后，首先对制件的浇口位置进行预分析，在此基础上，结合模具设计的相关技术理论，不断优化浇口的位置，然后进行充填和翘曲因素分析，最后根据显示的结果，确定浇口的最佳设计位置，完成整个设计过程。

1.3注塑模具采用CAE技术进行的仿真设计

注塑模CAE技术是进行结构优化和结构设计的重要技术工具，采用这种技术进行仿真分析的关键就是对结构数值的离散化，将完整而连续的注塑模结构离散成一系列的有限微小单元，再对离散的微小单元进行复杂的数学分析，从而得出所需要的结论，所以这种方法解决了传统技术条件下许多无法完成的问题。以使用范围比较广的CAE产品Moldflow为例，它也是采用有限元分析方法进行结构设计和结构分析，广泛应用于流体力学、热传导、工程技术领域。基于CAE技术分析的基本过程就是分析前处理过程、有限元分析、后处理过程。第一步是将分析对象进行划分，生成一系列的离散数据，然后对离散的单体结构进行分析，完成部分方程的总体拼装，对有限元的数学方程组进行求解，获得计算结果，最后根据工程处理的模型参数设计要求，对有限元的计算结果进行相应的加工、优化以及检查，生成直观图像并反馈给前台的用户，完成整个的注塑模CAE分析过程。

2.复合模板注塑模充模流动的技术分析

2.1复合模板材料的注塑工艺

在实际的应用中，复合模板材料对工程应用的质量、经济成本和效益等都会产生直接或者间接的影响，复合材料本身具有热塑性比较好、强度高、抗震抗压、耐腐蚀、经济成本比较小等一系列的技术优点，广泛用于工程制造的各个行业。复合材料在注塑过程中由于增强剂的加入使得浇筑过程中的温度、压力、塑化能力和流动性等一系列的工艺参数都发生了比较明显的变化，从而导致注塑工艺的设置和一般的注塑工艺有所不同。在对复合材料进行浇注时，我们必须对复合材料的性能指标、质量特点、物理特性等各个参数都有所了解，对熔体温度、浇注压力、温度要求、注射速度等参数进行深入的学习和研究，才能将其作为注塑成型的工艺参考。

2.2注塑技术采用 CAE 实施的技术要点

注塑技术采用CAE进行分析的实施流程和技术要点如下：第一，首先导入CAD模型，然后在平台软件中就可以看到。第二，进行网格的划分。网格划分的方法分为中间层式、双面式以及三维实体式，网格大小的确定必须依据实际分析中的精度要求和所需要的时间来具体确定，过多过细的网格划分都会导致计算成本的大量耗费。第三，塑件材料的设置。在确定材料后，该材料的韧性、收缩率、电性能、吸水率、比热容、热变形温度等理化参数也随之确定。第四，选择具体的分析模型。软件中具有比较丰富的分析模型供用户选择，对于复合模板材料来讲，要选择填充分析、流动分析、冷却分析及翘曲分析模型。第五，进行工艺条件设置，设置完成后即可对复合模板材料进行模流分析。

2.3复合模板注塑模的CAE模流分析

复合模板注塑模的CAE模流分析主要包含以下几项内容：第一，填充分析。填充分析主要是针对注塑过程中的熔体流动位置的分析，主要的分析项目有填充位置是否合理、充填是否均匀、是否存在气孔、是否有滞流等。第二，流动分析。流动分析主要是为了检测熔体从浇筑开始到浇筑完成的流动情况。分析项目包括保压情况、流动缺陷、体积收缩率、冷结层因子等。第三，冷却分析。主要分析塑件的冷却时间和冷却效果。第四，翘曲分析。塑件的翘曲变形直接影响着塑件的质量、外观和功能等，翘曲分析后要对塑件的缺陷采取一定的补救措施。

3.结语

采用基于CAE的注塑件模流分析技术可以大大提高工业生产的效率，减少试模的次数，提高工艺水平。本文对大尺寸复合材料注塑件模流进行了简要探讨，希望为注塑设计行业的从业人员提供一些有益的参考。

参考文献：

[1]孙宝寿，陈哲，吴真繁，顾伯勤，黄筱调.薄壁注塑件翘曲影响因素分析及优化研究进展[J].机械制造，2009（12）

篇4：模流分析案例

压力铸造是高效益、高效率的少、无切削金属成形方法, 其在提高铸件的精度水平、生产效率、表面质量等方面显示出了巨大优势, 已成为世界范围内一种十分重要的特种合金精密铸件制备方法[1]。压铸模具作为压力铸造的核心工具, 其合理设计对于生产出高质量的铸件具有重要意义。

现今压力铸造中存在以下几种状况:

(1) 产业的全球化导致了铸造产品竞争日益激烈:生产周期要求缩短, 成本要求越来越低, 品质要求越来越高;

(2) 凭传统经验和反复试作来解决铸造缺陷问题的旧方法已不能适应市场的要求;

(3) 熟练技术工人的高龄化, 年轻技术员脱离制造业的社会现象导致了铸造技术传授日趋困难。

由于上述原因, 压力铸造工艺设计人员渴望用法简单而又实用的铸造模拟技术的出现。

铸造CAE软件在发达国家铸造企业中已基本普及。国内的铸造产业, 由于来自产品质量, 生产成本及生产周期的国际及国内同行间的竞争日趋激烈, 越来越多的铸造企业已经意识到了应用铸造CAE软件的重要性[2]。

1 铸造CAE—Pro CAST简介

Pro CAST是专门针对铸造过程进行流动、传热、应力求解的软件包, 能够模拟铸造过程中绝大多数问题和许多物理现象。它将有限元技术用在铸造模拟中, 有效地提高了铸造工艺的正确性。借助于Pro CAST系统, 铸造工程师在完成铸造工艺编制之前, 就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案, 通过对金属流动过程的模拟, 可以精确显示浇不足、冷隔、裹气和热节的位置及残余应力和变形的大小, 准确地预测缩孔缩松和微观组织[3]。

本设计压铸件电机罩如图1所示, 材料为ADC10。

该压铸件基本形状为圆形端盖类零件, 最大外形尺寸108.7 mm, 外圆直径为145.4 mm, 内圆直径为136.6mm, 铸件特征不规则, 铸件孔较多, 铸件厚2~12mm, 平均壁厚为4.4 mm, 但也有局部不均匀。

针对电动罩以上结构特点, 应用Pro/E、Solidworks等三维造型以及CAD二维绘图软件, 构造出端盖的三维数据模型, 完成电机罩的压铸模设计。考虑到所选的压铸件内部结构较为复杂, 且薄壁上有孔洞, 要求脱模时候, 防止表面特别是底部产生裂纹, 推杆顶出时候受力要均匀, 加工支承面应平整无毛刺、气泡和铸造残留物[4]。本文借助了Pro CAST模流分析软件应用到件电机罩压铸件的成型分析上。

Pro CAST具有良好的用户界面, 配有图文、图表说明, 3D的图示可以使用户一目了然, 甚至对壁厚不到1mm且形状复杂的铸件也可模拟。Pro CAST软件模流模拟界面如图2所示。

在Pro CAST模流模拟界面上可以直观地观测到金属液的流向, 并获得铸件所处状态对应的时间和温度。金属液的流动平衡是设计流道时需要考虑的一个重要因素, 流动平衡是保证铸件质量的技术指标, 金属流液均匀流入铸件各个部位, 有利于减少因流动差所产生的局部冲击产生冷隔或造成部分缺料等压铸缺陷, 有利于金属流动时将型腔内空气挤出减少铸件气孔缺陷的产生, 再结合观测铸件各阶段的金属温度和对应的时间, 了解铸件温度在铸件各部位的分布以及冷却时各部位温度的变化情况, 这将有助于分析铸件是否存在拉模和凹陷等压铸缺陷[5]。因此, 通过直观的模拟分析数据即可对铸件进行质量预测, 这将有助于及时改善流道的设计, 使所设计的模具符合实际生产的需要, 缩短模具制造周期。

2 产品铸造成型模拟分析

压力铸造中常伴有冷隔、拉模、卷气、气孔等常见的铸造缺陷。这些常见铸造缺陷通常与浇铸温度及模具温度过低或充型时间过长有关[6]。通过铸件成型过程模拟, 观测铸件熔汤的流势, 结合充型时间和温度的分布情况进行分析, 以此判断本次浇道与溢流系统设计在实际生产运作的合理性。

电机罩压铸件充型过程模拟如图3所示。

分析结论:模拟充型过程温度均衡, 两侧流道金属流液流动平衡如图3 (a) 所示, 由图3 (b) 到图3 (c) 阶段未发现局部缺料缺陷, 故此流道设计合理。

铸件冷却模拟过程如图4所示。

分析结论:由模流分析模拟冷却过程可以看到铸件各部位温度分布均匀, 各阶段过渡平滑, 阶段一铸件最高温度在584.6℃, 阶段二为393.8℃, 阶段三为266.6℃, 无局部高温存在, 减少了铸件粘模缺陷[7]。

3 结论

本文通过Pro CAST软件对铸件进行模流分析, 评估模具流道设计的合理性, 避免实际压铸生产中产生气泡、变形等压铸缺陷, 为模具的合理设计提供了有效地依据, 缩短了模具从设计到生产的制造周期, 有效地提升产品的质量, 降低产品成本, 从而提高了生产率, 增强了市场竞争优势。

参考文献

[1]付宏生, 张景黎.压铸成型工艺与模具[M].北京:化学工业出版社, 2008.

[2]陈金城.国外压铸的新发展[J].特种铸造及有色合金, 1997 (3) :47-50.

[3]胡红军.ProCAST软件的特点及在铸造成形过程中的应用[J].生产技术与应用, 2005 (1) :70-71.