搜索影響Moldflow準(zhǔn)確性的原因探討
2016-11-23 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
一、概述
對于從事Moldflow行業(yè)的工程師來講,我們不禁要問,Moldflow的分析結(jié)果可靠嗎?同時(shí)面對別人的詢問,你心中是否已有回答。 其實(shí),決定模流分析準(zhǔn)確度的有兩個(gè)主要因素:一是軟件因素,二是人的因素。
先來看下面的圖:
對于模型網(wǎng)格,通過網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)可以看出,最基本的要求,也就是要求模型的自由邊和重疊單元為0,而且要求網(wǎng)格的匹配率要高于90%,最大縱橫比要低于20,才能保證分析的結(jié)果相對的準(zhǔn)確一些。
當(dāng)然,站在Moldflow的角度上講,影響分析的精度的因素歸納為三個(gè)方面:網(wǎng)格、材料和工藝。就是網(wǎng)格類型選擇是否正確、網(wǎng)格質(zhì)量是否滿足要求、材料是否包含全面的信息、分析時(shí)采用的工藝參數(shù)是否和實(shí)際相符。
以Moldflow為代表的塑料模具模流分析軟件已有30年的歷史,目前的模流分析技術(shù)已處于相當(dāng)成熟的應(yīng)用階段,軟件的技術(shù)層次無可非議。
事實(shí)表明,越來越多的企業(yè)正在獲得由模流分析帶來的利處,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件技術(shù)的不斷繼續(xù)發(fā)展,模流分析技術(shù)將會在不久的將來普及于塑膠模具行業(yè)中。比較而言,人的因素對于分析準(zhǔn)確度的影響則更大,一個(gè)精通模流分析軟件、精通模具設(shè)計(jì)與加工、熟悉材料與成型并具有豐富的現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的分析者往往更能夠通過運(yùn)用軟件得出更準(zhǔn)確的分析結(jié)果。對于部分產(chǎn)品來說,達(dá)到80~90%的準(zhǔn)確度也不是沒有可能。
二、模型
細(xì)節(jié)決定成敗!
2.1 是不是與實(shí)際產(chǎn)品一模一樣的模型就能得到100%的準(zhǔn)確分析?
答案是否定的。
通常我們需要借助CAD doctor來簡化模型,提高分析準(zhǔn)確性。有效的去掉模型小特征,如R角,可有效的降低網(wǎng)格的數(shù)量,提高分析的效率;可有效的提高網(wǎng)格的匹配率,獲得更準(zhǔn)確的分析結(jié)果;減少因?yàn)槟Ｐ偷淖冃味鴮?dǎo)致的分析失誤。
2.2 那么哪些特征可以去掉,哪些又必須保留呢?
簡單來講。顯著影響到膠料流動(dòng)行為和機(jī)械性能的結(jié)構(gòu)是要保留的,反之則可以去掉,如小的倒角、圓角、斜角、臺階、孔、柱,不過當(dāng)遇到格柵及網(wǎng)孔時(shí),需要做簡化或等效的處理。
下面來看一個(gè)方案對比:
方案一,保留了0.1mm高度的筋
方案二,去除了0.1mm高度的筋。
通過實(shí)際分析結(jié)果卻發(fā)現(xiàn),方案一的網(wǎng)格質(zhì)量較差,主要是厚度屬性和網(wǎng)格匹配率太低,反而是方案二的填充結(jié)果與實(shí)際更吻合?？梢娙サ袅诵√卣饕院?分析結(jié)果反而更準(zhǔn)確。
二、優(yōu)勢
種瓜得瓜種豆得豆。
把一個(gè)模擬分析比喻為一臺車的話,模型是車身,那么材料是就是汽油。
大家都知道,想要車子跑起來,你得給他加油,如果你加的不是汽油,是水或者其他的什么,想要跑起來,想要跑得快是不可能的。同樣的,想要Moldflow的分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠,使用的材料信息必須得完整可靠。比如你實(shí)際中用的是ABS,分析時(shí)采用PC,那么結(jié)果會南轅北轍;如果你實(shí)際中用的是Bayer的料,分析時(shí)用了Basf的料,那分析結(jié)果也會相差甚遠(yuǎn)。
我們都知道,即使同一家料商,同一個(gè)料號,不同的批次,材料性能也是有差異的;不同的干燥時(shí)間,不同的環(huán)境條件,不同的季節(jié),材料的性能也是有所區(qū)別的。所以,我們要盡量的縮小仿真分析和實(shí)際的誤差就必須保證分析時(shí)采用的材料真實(shí)可靠。
可以從以下三個(gè)方面來衡量材料信息是否可靠:
測試信息
2.1 是每一款材料都有測試時(shí)間,原則上來講,材料的測試時(shí)間不超過5年,那么還是很可靠的,年限越久,那么實(shí)際的材料和材料庫的材料數(shù)據(jù)可能存在較大差異,從而影響分析結(jié)果。
收縮模型
2.2 每款材料都應(yīng)當(dāng)包括收縮模型,推薦采用含修正后的殘余應(yīng)力(CRIMS)模型,同時(shí)材料包含收縮數(shù)據(jù)。
下面是案例,右側(cè)為實(shí)際產(chǎn)品,驗(yàn)證沿產(chǎn)品棱邊測量的Y方向的變形量,紅色的線為含CRIMS模型的分析結(jié)果,藍(lán)色的曲線為未包含CRIMS收縮模型,黑色的曲線為實(shí)驗(yàn)值。從結(jié)果看出,紅色的線和實(shí)際實(shí)驗(yàn)值更加吻合,即包含CRIMS模型的材料有更準(zhǔn)確的仿真。
結(jié)果值對比及模型
2.3 是熱膨脹系數(shù)CTE值對翹曲分析影響很大,不容忽視。
熱膨脹系數(shù)
每款材料里面的熱膨脹系數(shù)CTE值,是基于2.5mm是試條測試出來的數(shù)據(jù),對于厚壁的產(chǎn)品,這個(gè)值需要做適當(dāng)?shù)男拚{(diào)整。
對于下面的模型,由于壁厚較厚,分析結(jié)果和實(shí)際變形值相比,Z方向的變形結(jié)果偏小。CTE增加38%后,變形值增加了50%,修改后與實(shí)
際更吻合。
產(chǎn)品變形
CTE值
變形值對比
三、工藝
模型正確無誤,材料信息完整,所得到的分析結(jié)果就一定準(zhǔn)嗎?不盡然。不同的工藝條件,得出不同的分析結(jié)果。
具體來講就是,使用的充填控制是否一致、V/P切換位置是否一致、保壓曲線設(shè)置是否一致、流道澆口的大小是否一致、冷卻系統(tǒng)接水是否一致。
下面用一個(gè)案例來說明。
注塑機(jī)實(shí)際射出速度設(shè)定值為: 93 cm3/s,射出過程注塑機(jī)并未有發(fā)出任何的警告信息,對螺桿位置進(jìn)行追蹤如下圖所示。
射出速率峰值達(dá)到: 68 cm3/s,平均射出速率為: 52 cm3/s,注塑機(jī)并未達(dá)到實(shí)際設(shè)定的最大射出速率進(jìn)行注射,如果分析按照設(shè)定值輸入93 cm3/s進(jìn)行模擬勢必會導(dǎo)致剪切的過大的效果。
螺桿實(shí)際位置
剪切過大就會產(chǎn)生較大的剪切熱,從而使分析結(jié)果失真。
剪切熱
上圖可以看出,低的注射速度未發(fā)生較大的剪切速率,未生成較多的剪切熱,而高的剪切速率則產(chǎn)生較多的剪切熱,從而使得熱的一側(cè)流動(dòng)快,流動(dòng)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。 同時(shí)還將考慮,在實(shí)際成型過程中,螺桿的不穩(wěn)定出現(xiàn)的速度波動(dòng)、止逆環(huán)是否磨損、材料是否烘干、模具是否開排氣等等。
當(dāng)分析與實(shí)際出現(xiàn)差異時(shí),消除分析的誤差是一個(gè)系統(tǒng)的過程,導(dǎo)致結(jié)果的差異很多,我們可以從注塑機(jī)性能,如響應(yīng)時(shí)間、材料的特性、參數(shù)的準(zhǔn)確性、測量的方法、幾何和工藝參數(shù)入手,運(yùn)用科學(xué)的方法,通過不同方案的對比找出優(yōu)化的方向。
四、總結(jié)
總之,一千個(gè)人眼里有一千個(gè)哈姆雷特。“并不是每一個(gè)人都能準(zhǔn)確分析出結(jié)果”,這早已是了解CAE人士的共識。
同樣一個(gè)產(chǎn)品、采用同樣的分析軟件,不同的分析者將會在分析后會得出不同的結(jié)論。當(dāng)然,其中可能僅會有一小部分的分析者得出的結(jié)論是真正正確而有實(shí)際參照價(jià)值,這不是因?yàn)槟Ａ鞣治鲕浖嬖跍?zhǔn)確度上的缺陷,而是區(qū)分于不同的分析者對模流分析軟件的精通程度、模具設(shè)計(jì)與成型知識的把握、材料特性與模具加工等的熟知程度以及自身的模流分析經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場解決問題經(jīng)驗(yàn)等等都悉悉相關(guān)的。
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