- AutoCAD Moldflow UG MoldWizard 模具開發4合1
- 萬書斌
- 3299字
- 2020-07-23 18:27:03
2.4 優化分析
優化分析建立在基于前面的初步分析上，接下來利用成型窗口分析、工藝優化分析等來確定最佳的優化方案。
2.4.1 成型窗口分析
希望通過成型窗口分析獲得較為準確的熔體注射時間。從前面初步分析中可以得知，注射時間僅為0.6829s，說明注塑機噸位過大，注射速度過快。需要調整注塑機參數。
技術要點
注塑機的選用
選用注塑機時，通常以某制件實際需要的注射量初選某一公稱注射量的注塑機型號，然后依次對該機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。
以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號；為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于某注射機的公稱注射量，即：
V 實＜V公
式中，V實—實際塑件（包括澆注系統凝料）的總體積（cm3）。
經計算可得手機后殼的體積為8.1413cm3，考慮到設計為兩腔，加上澆注系統的冷凝料，查閱塑料模設計手冊的國產注射機技術規范及特性，可以選擇XS—ZY—60注塑機。表2-1為該型注塑機技術規格。
此外，在前面手機后殼的初步分析中，【流動】結果中有一個選項【鎖模力：XY圖】，可以判定注塑機最小噸位（40噸），如圖2-63所示。
表2-1 XS—ZY—60注塑機技術參數
圖2-63 鎖模力：XY圖
① 在工程視窗中復制“手機殼_study（初步分析）”方案，然后將新方案重命名為“手機殼_study （成型窗口分析）”。雙擊復制的新方案進入到方案任務中。
② 單擊【工藝設置】按鈕
，彈出【工藝設置向導-成型窗口設置】對話框。在【注塑機】列表右側單擊【編輯】按鈕，彈出【注塑機】對話框，首先設置【注射單元】選項卡，如圖2-64所示。
③ 接著設置【液壓單元】選項卡，如圖2-65所示。
圖2-64 設置【注射單元】選項卡
圖2-65 設置【液壓單元】選項卡
④ 最后設置【鎖模單元】選項卡，如圖2-66所示。
⑤ 在【工藝設置向導-成型窗口設置】對話框中的“要分析的模具溫度范圍”列表中選擇【指定】選項，并單擊【編輯范圍】按鈕，設置模具溫度范圍，如圖2-67所示。
圖2-66 設置【鎖模單元】選項卡
⑥ 同理，再設置要分析的熔體溫度范圍值，如圖2-68所示。
圖2-67 設置要分析的模具溫度范圍
圖2-68 設置要分析的熔體溫度范圍
⑦ 最后設置要分析的注射時間范圍，如圖2-69所示。完成后單擊【確定】按鈕。
圖2-69 設置要分析的注射時間范圍
⑧ 在【成型工藝設置】面板中單擊【分析序列】按鈕
，在填充的【選擇分析序列】對話框中選擇【成型窗口】序列，單擊【確定】按鈕完成選擇，如圖2-70所示。
⑨ 在任務視窗中雙擊【開始分析】項目，運行成型窗口分析。經過一定時間的分析后，得出如圖2-71所示的成型窗口優化分析結果。
圖2-70 選擇分析序列
圖2-71 成型窗口優化分析結果
⑩ 勾選【質量（成型窗口）：XY圖】選項，顯示質量分析云圖，如圖2-72所示。通過分析日志，得到3個推薦值，可以獲得最好的成型質量。
圖2-72 質量XY圖
? 勾選【區域（成型窗口）：2D切片圖】選項，顯示2D切片圖，如圖2-73所示。在云圖中滑動鼠標左鍵可以查看“可行”范圍與“首選”范圍，基本上首選范圍符合質量XY圖中的推薦值。
圖2-73 2D切片圖
? 勾選【最大壓力降（成型窗口）：XY圖】選項查看云圖，如圖2-74所示。此云圖顯示了最大注射壓力從33.30MPa開始，下降到充填結束。
? 勾選【最長冷卻時間（成型窗口）：XY圖】選項，顯示最長冷卻時間圖，如圖2-75所示。在模具溫度為115℃時，冷卻時間最長。
圖2-74 最大壓力降XY圖
圖2-75 最長冷卻時間XY圖
2.4.2 二次“冷卻+填充+保壓+翹曲”分析
1.改善冷卻回路
① 在工程視窗中復制“手機殼_study（初步分析）”方案，然后將新方案重命名為“手機殼_study（優化分析）”。雙擊復制的新方案進入到方案任務中。
② 在方案任務窗格中雙擊【冷卻回路】任務，重新打開【冷卻回路向導-布局-第1頁（共2頁）】對話框。在第1頁中更改“指定水管直徑”和“水管與零件間距離”的值，如圖2-76所示。
③ 單擊【下一步】按鈕進入第2頁，然后設置新參數，如圖2-77所示。最后單擊【完成】按鈕，退出冷卻回路設置向導。重新創建的冷卻回路如圖2-78所示。
圖2-76 設置水管直徑和間距
圖2-77 設置第2頁
圖2-78 重新創建的冷卻回路
2.重設置注射工藝參數
設置工藝參數要根據前面的成型窗口分析中所獲取的推薦值來設置。
① 在方案任務窗格中雙擊【工藝設置】方案任務，重新打開“工藝設置向導-冷卻設置-第1頁（共3頁）”對話框。設置第1頁的工藝參數，如圖2-79所示。
圖2-79 設置第1頁
② 單擊【下一步】按鈕，然后設置第2頁，如圖2-80所示。
圖2-80 設置第2頁
技術要點
“速度/壓力切換”改為“由注射壓力”控制。下面介紹注塑壓力與塑件的關系。塑件的形狀、精度、所用原料的不同，其選用的注射壓力也不同，其大致分類如下：
1.注射壓力70MPa，可用于加工流動性好的塑料，且塑件形狀簡單，壁厚較大。
2.注射壓力為70～100MPa，可用于加工黏度較低的塑料，且形狀和精度要求一般的塑件。
3.注射壓力為100-140MPa，可用于加工中高黏度的塑料，且塑件的形狀、精度要求一般。
4.注射壓力為140～180MPa，可用于加工較高黏度的塑料，且塑件壁薄流程長、精度要求高。
⑤.注射壓力大于180MPa，可用于高黏度塑料，塑件為形狀獨特、精度要求高的精密制品。
③ 在第2頁中單擊【編輯曲線】按鈕，繪制保壓曲線，如圖2-81所示。通過初步分析得知，制件充填末端的體積收縮較大，需要延長恒定保壓壓力的作業時間。其次，為了增加制件中間區域的體積收縮，使整個產品的體積收縮盡量均勻，就必須加快中間區域在凝固時的壓力衰減速度，使中間區域與充填末端保持一致的體積收縮。
圖2-81 繪制保壓曲線
技術要點
在注塑過程快結束時，螺桿停止旋轉，只是向前推進，此時注塑進入保壓階段。保壓過程中注塑機的噴嘴不斷向型腔補料，以填充由于制件收縮而空出的容積。如果型腔充滿后不進行保壓，制件大約會收縮25%，特別是筋處由于收縮過大而形成收縮痕跡。保壓壓力一般為充填最大壓力的65%左右，當然要根據實際情況來確定。
一般來說，最優保壓曲線是先恒壓后線性遞減的保壓曲線，如圖2-82所示。恒壓段壓力越大越好，但保壓初始壓力取值有最大值限制。
在具體操作中，如果由于注塑機不能很好地實現保壓壓力線性遞減，或者制品壁厚變化較大時，考慮采用階梯降壓保壓曲線，即在先恒壓后線性遞減保壓曲線的基礎上對線性遞減段進行分段擬合，涉及的問題有保壓階數和各階保壓壓力、保壓時間的設定。保壓階數一般是越多越好，但是控制太復雜，不經濟。各階保壓壓力和保壓時間的設定目前是根據階數將保壓曲線衰減段進行均分，各階保壓時間相等，各階時間中點與衰減段的交點即為各階保壓壓力，如圖2-83所示。重點是保壓階數的確定，然后考慮各階保壓時間相等是否最優，由保壓時間相等推出的保壓壓力是否最優。
圖2-82 最優保壓控制曲線
圖2-83 階梯降壓保壓曲線
④ 單擊【下一步】按鈕進入到第3頁，保留默認選項設置，單擊【完成】按鈕，完成工藝設置。
⑤ 最后單擊【分析】按鈕
，執行優化分析。
3.優化分析的結果解讀
這里僅將前面的初步分析后產生的制件缺陷與本次的優化分析后的結果做對比，其他結果暫不介紹。
（1）流動——充填時間。
如圖2-84所示，優化后的充填時間為0.2201s，跟預設相差不大。
圖2-84 充填時間
（2）流動——流動前沿溫度。
如圖2-85所示，產品區域波前溫度已經趨于平衡，溫差為1.5℃，控制得非常良好，解決了遲滯問題。
圖2-85 流動前沿溫度
（3）流動——體積收縮率。
優化分析后的體積收縮率云圖如圖2-86所示。雖然體積收縮率曾經達到最高的10.31%，但隨著保壓階段的控制，體積收縮率又控制在了0.0762%～5.923%之間，僅僅比本PC材料的標準差多1.1102%。并且制件中絕大多數為淺藍色和深藍色，只有局部區域（充填末端區域）收縮較大。如圖2-87所示為分析日志中制件在保壓階段的結果摘要，可以明顯看出整個制件在保壓階段的體積收縮率的變化。要想徹底解決體積收縮不均的問題，還要繼續優化保壓控制曲線，此外，還要重新指定不同廠家的PC材料。
圖2-86 體積收縮率
圖2-87 分析日志
（4）流動——縮痕估算。
從如圖2-88所示的縮痕估算圖可以看出，相比初步分析，縮痕已經減少，得到了較好的改善。
圖2-88 縮痕估算
（5）翹曲——變形，所有效應：變形。
如圖2-89所示，翹曲的總變形量為0.3334mm。可以看出，比初步分析時的0.4566mm降低不少，說明優化分析效果還是很明顯的。當然，只要還存在體積收縮不均的情況，翹曲是避免不了的。但優化后的總翹曲量小于規定的0.4mm，基本達到設計要求。
至此，完成了本例手機后殼的模流分析。若需進一步優化分析，請讀者自行練習完成。
圖2-89 翹曲總變形