c-molda國立勤益技術(shù)學(xué)院CAE實(shí)驗(yàn)室講義

1、【國立勤益技術(shù)學(xué)院CAE】講義模流分析基礎(chǔ)入門博士 編著允許、打印，但販?zhǔn)刍蛴糜谏虡I(yè)用途.tw/ht第九章C-MOLD與模型網(wǎng)格C-MOLD于 1974 年康乃爾大學(xué)Prof. K. K. Wang(王國欽)之 CornellInjection Molding Program (CIMP)計(jì)劃，最初之是由Prof. K. K. Wang 和他的學(xué)生Dr. V. W. Wang(Inc.銷售 C-MOLD)開發(fā)，并于 1986 年成立 Advanced CAE Technology，于 1988 年成立C-MOLD Polymer Laboratory 建立材料性質(zhì)的測試。Advanced CA

2、E Technology Inc.于 2000 年被澳洲的 MoldflowCorp.并購，并于 2001 年底發(fā)布將C-MOLD 整合到Moldflow Plastics Insight 3.0 (MPI 3.0)，號(hào)稱為Synergy。C-MOLD 的主要產(chǎn)品包括：(1) 7 個(gè)pros solution packages，(2) 2 個(gè)productivity solution packages，(3) 2 個(gè)performanolution packages。C-MOLD Productivity Solution Packages 產(chǎn)品解決方案Molding ProsC-MOLD M

3、odulesC-MOLD Pros Solution Packages 制程解決方案Molding ProsC-MOLD ModulesInjection MoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-FillingpresMoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-Filling,presMoldingGas-Assisted InjectionMoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-Filling,Gas-Assisted

4、 Injection MoldingCo-Injection MoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-Filling,Co-Injection MoldingReactive InjectionMoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Reactive MoldingBlowmoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Blow MoldingThermoformingPros Estimator, Mer, Visualizer, ThermoformingC-

5、MOLD 之Pros Solution 整合模塊以提供組件和模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，提供功能包括：防止短射平衡評估縫合線位置 評估設(shè)置澆口位置流道尺寸最佳化 設(shè)定排氣孔位置設(shè)計(jì)導(dǎo)流器與限流器射出壓力最小化評估需求之鎖模力螺桿速度曲線最佳化C-MOLD 之Productivity Solution 整合Pros Solution 之功能和冷卻仿真，提供： 冷卻系統(tǒng)對于組件和模具的影響之視覺效果。 改變參數(shù)以獲得最佳的冷卻條件。C-MOLD 之Performanolution 擴(kuò)充Productivity Solution 的功能，進(jìn)一步提供：配向性(fiber orienion)。 凝固應(yīng)力(Froze

6、n-in stresses)。射出成形品的最后形狀。 進(jìn)行材料選擇、緣建設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和制程條件的最佳化。 評估成形品尺寸的適當(dāng)性和結(jié)構(gòu)的完備性。C-MOLD Performanolution Packages 性能解決方案Molding ProsC-MOLD ModulesInjection MoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-Filling,Cooling, Fiber Orienion, Residual Stress, Shrinkage & WarpagepresMoldingPros Estimator, Mer, V

7、isualizer, Filling,t-Filling, presMolding, Cooling, FiberOrienion, Residual Stress, Shrinkage & WarpageInjection MoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-Filling,CoolingpresMoldingPros Estimator, Mer, Visualizer, Filling,t-Filling,presMolding, CoolingC-MOLD 的各模塊的功能簡明如下述：Pros Estimator 應(yīng)用于最初

8、選用材料和執(zhí)行模尼之前的條件確認(rèn)。可以從數(shù)千種熱塑性材料、述種熱固性材料、廣泛采用的冷卻液和模具材料和數(shù)百種射出成形機(jī)中進(jìn)行選擇。預(yù)估一特定樹脂材料在選定的輸入變量下的長度。根據(jù)前項(xiàng)結(jié)果以迅速?zèng)Q定所選定輸入變量可能的最佳組合根據(jù)前項(xiàng)結(jié)果以準(zhǔn)確開始C-MOLD 模擬的最佳制程條件。所需輸入數(shù)據(jù)包括組件之長度、壁厚和投影面積?？梢詭椭鷽Q定應(yīng)該使用什么樹脂材料，應(yīng)該使用什么制程條件，組件成形需要多少個(gè)澆口，需要多大的成形機(jī)，成形的壓力、鎖模力、大約的周期時(shí)間和大約的制造成本。C-MOLD Mer提供編修幾何模型的工具。自動(dòng)產(chǎn)生幾何模型的有限元素往格(finite element meshes)檔。也

9、可以匯入CAD也可以匯入FEA的幾何模型(Ex. Pro/E, UG)。的幾何模型(Ex. ANSYS P7, PATRAN Neutral)。C-MOLD Visualizer應(yīng)用 OpenGL 硬件提供觀察 C-MOLD 仿真分析結(jié)果的接口。支持color contours、color shades plots、highlight 等六種顯示格式。C-MOLD Filling 模擬流經(jīng)流道、澆口到模穴的行為。方便決定組件壁厚、澆口位置、熔合線、射壓、鎖模力。事先檢驗(yàn)出昂貴的生產(chǎn)問題，例如短射、毛邊、等?？梢詸z視充填模擬過程的任一時(shí)間的溫度分布，以發(fā)現(xiàn)局部的熱集中點(diǎn)，具以判斷是否需要使用冷卻

10、系統(tǒng)。C-MOLD Cooling 可以幫助評估對于制造成本和原件品質(zhì)有最大沖擊的變量。模擬模具冷卻的整個(gè)循環(huán)的現(xiàn)象。提供需求的關(guān)鍵信息以最佳化冷卻液的制程條件、模具設(shè)計(jì)和原件設(shè)計(jì)。顯示秤冷卻條件效的模心側(cè)和模穴側(cè)的溫度，以便消除不均衡冷卻造成的翹曲問題。C-MOLD Shrinkage & Warpage 配合其它模塊以獲得穩(wěn)定的成品尺寸和公差。幫助找出影響成品變形的最主要，例如不一致的收縮、不均勻冷卻。STL Expert量測、refine、修正STL 格式之實(shí)體表面模型的工具。可以將IGES 文件之表面模型及邊界網(wǎng)格文件轉(zhuǎn)換成STL 檔。Mesh Express是建構(gòu)midplane m

11、esh 及最佳化midplane mesh 的工具。Design Optimizationoptimizing the location of gatessizing runnersdetermining appropriate pros conditionscalculate the part volume and runner volume-Injection entrance - Design Optimization tabC-mold HotkeysHotkeys:Right buttonCtrl + Left buttonRoe-XY CenterPan ZoomRoe-ZExpa

12、nd/ShrinkCtrl + MidduttonCtrl + Right buttonAlt + Left buttonAlt + MidduttonAlt + Right buttonToolbarWhile ming geometry with grills of which size is much smallern mesh size,the total grill area should be med as triangular elements with equivalent thicknessand shfactor.The shfactor for a triangular

13、element is defined as the ratioof actual contact surface to the equivalent flat surface.For the same equivalentthickness, larger shfactor means a given volume has more contact surface andmore cooling effect from the wall as well as flowirregularity.from the geometricA boundary condition is an entity

14、t is appd to a node or an element in order to“bind” pros conditions, physical constras, etc., to the node or the element.Itserves as a link betn a set of properties ands a mesh entity.A list ofsibleboundary conditions are:Injection entranceCoolant entranceCoolant exitParting plane(Mesh-Create Bounda

15、ry Conditions)Inner feature (such as holes, regions of different thickness, etc.,)potential gate nodeprohibited gate nodenodal forcenodal momentnodal displacementnodal roion射出成形的制程充填階段影響熔合線、分子配向性澆口和熔膠波前的壓力差是推動(dòng)熔膠朝向阻力最小的不為。的主要力量會(huì)在模穴內(nèi)的黏度會(huì)影響性。黏度受溫度級(jí)剪切率的影響很大，局部溫度高低、熱傳速率和塑件厚度都會(huì)影響局部的阻力。黏度，導(dǎo)致不同的具體而言，熔膠的行為取決

16、于性和熱傳能力的競爭，行為可以區(qū)分成為主控模式(flow control)和熱傳主控模式(heat transfercontrol)。高速充填：主控模式行為取決于充填體積的大小。行為取決于肉厚，肉厚處易充填。低速充填：熱傳主控模式目前對于熔膠的具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性，可以獲的的信息包括熔膠波前、熔合線、壓力和溫度變化曲線等。保壓階段：此階段的模穴壓力到達(dá)最高。壓力是影響保壓過程的主因。充滿模穴的扮演傳遞壓力的介質(zhì)，使壓力傳遞到模壁表面，有稱開模具的傾向，假如保壓壓力過高，而鎖模力太小，可能造成成品的毛邊或溢料，使成品的殘留應(yīng)力過高，甚至模具。保壓壓力，成品容易產(chǎn)生收縮凹陷和級(jí)空洞現(xiàn)象。收縮率受到保

17、壓壓力和保壓時(shí)間的影響。保壓壓力越大，保壓時(shí)間越長，則成品的收縮率越小。此階段的熔膠目前對于保壓結(jié)果的率低，受模壁冷卻而，流速不再主導(dǎo)制程。也具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性。冷卻階段：從澆口凝固開始，直到脫模為止。熔膠無法持續(xù)補(bǔ)充，塑件的重量保持不變；而冷卻效應(yīng)使得體積收縮，密度提高。收縮行為決定在高，成品的收縮率越大。的pvT 方程式(狀態(tài)方程式)，模溫越目前對于冷卻效應(yīng)的具有相當(dāng)?shù)目煽啃?，但是?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較缺乏。脫模階段：此階段為收縮。收縮應(yīng)力源自于所造成的殘留應(yīng)力(residualstress)以及脫模溫度和環(huán)境溫度差異所造成的熱應(yīng)力(thermal stress)。假如收縮應(yīng)力超過塑件的機(jī)械強(qiáng)度，將會(huì)造成變形(dis