Moldflow 的 Flow 分析技术及其应用

Moldflow 的 Flow 分析技术及其应用

一、   前言
        在《CAD/CAM 与制造业信息化》杂志的第 9 期中， 我们阐述了Moldflow 的前后处理技术， 从本期开始介绍 Moldflow 的分析技术。 Moldflow 的Flow分析是Moldflow软件的核心， 是收缩 （MPI/Shrink）、变形 （MPI/Warp） 等计算的基础。
        MPI/Flow 可以模拟热塑性塑料材料的填充和保压过程以及热固性塑料材料的填充和固化过程， 预测成型过程中塑料熔体的流动前锋、 温度、 压力、 剪切应力、 剪切速率、冻结指数、 体积收缩率等技术参数， 并找出熔接痕、排气槽等产品缺陷的位置， 帮助工程师优化产品设计、模具设计（浇注系统），选择正确的制品材料，并优化成型工艺参数，达到保证产品质量，加快开发周期和降低生产成本的目的。

二、   前期准备
        在进行分析之前， 用户需要准备好产品的3D 模型并转换到Moldflow 中， 划分有限元网格并检查网格质量， 使其符合Moldflow 分析， 这一部分的内容见《CAD/CAM 与制造业信息化》 杂志的第 9 期文章。产品模型完成后， 视分析的要求决定是否需要创建浇注系统。 Moldflow自带的建模工具足以完成各种类型的浇注系统和冷却系统的创建。

        分析模型完成以后， 还需要制品材料 （Moldflow 自带一个庞大的材料数据库， 包含7500 多种材料， 并且是开放的），成型工艺条件等相关信息。需要特别指出的是，制品材料性能对分析结果影响非常大， 所以要尽量找到准确的材料性能。 然后， 根据产品的质量要求， 确定分析的着重点，例如，对一个特定的产品，要求熔接痕不能出现在某一部位， 则分析的重点在于控制熔接痕位置的分布， 只需要进行填充分析即可。

三、   设计原则
        在进行分析之前， 有必要先了解一般塑料模具浇注系统的设计原则。
        (1)  浇口位置的设置应使得塑料流动方向单一，避免辐射状的流动，如图 1 所示。

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        (2)  流动应平衡， 即塑料应同时充满型腔的末端。
        (3) 填充过程中的压力降应均匀。
        (4) 塑料在成型过程中所受的剪切速率和剪切应力不能超过该种材料的最大许可值。
        (5)  注意避免迟滞效应的出现， 如图2所示。

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        (6)  防止底层流动的出现， 如图3所示。

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        (7)  在特殊场合， 可以使用导流槽和阻流槽来平衡流动，如图 4 所示。图4  平衡流动

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四、   分析结果简介
        Moldflow 提供了大量的分析结果， 用户可以方便地判断设计方案的缺陷。

        (1) 填充过程  查看该结果可以知道型腔是否充满，填充是否平衡等，如图 5 所示。

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        (2) 压力分布  查看该结果可以知道型腔压力随时间的变化情况，产品所需的成型压力，以及压力
降均匀与否。如果是气体辅助成型，那么型腔压力是判断气体渗透方向的一个指标，如图 6 所示。

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        (3) 熔料前锋温度分布  查看该结果可以知道熔料在成型过程中是否超过成型温度， 是否有迟滞现象等，如图 7 所示。

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        (4)  熔接痕位置， 如图8所示。

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        (5)  剪切速率和剪切应力   不能超过材料的许可值，如图 9 所示。

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        (6) 平均速度  查看该结果可以知道是否有流动方向的改变， 保压是否均匀， 是否容易产生飞边等，如图 10 所示。

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        (7)  体积收缩率   收缩不均匀是制品变形的一个重要原因，如图 11 所示。

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        (8) 冻结层指数   从这个结果可以判断浇口何时冻结，产品何时冻结，产品是否容易产生缩痕，生产周期应该是多长等，如图 12 所示。

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