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汽车零部件模具与注塑
专业实用前沿
汽车仪表板产品模流分析
一、模流分析软件介绍
目前市面上主流的塑胶模模流分析软件主要有：moldex3d，moldflow。
MoldFlow软件是澳大利亚MOLDFLOW公司的产品，总部位于美国的波士顿，是一家专业从事塑料计算机辅助工程分析(CAE)的跨国性软件和咨询公司，是塑料分析软件的创造者。
台湾的MOLDEX3D，这个软件在亚洲市场有相当的份额。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。缺点是分析没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%，但其价格便宜。
二、模流分析软件介绍（Moldflow作用）
三、模流分析软件分析步骤
前处理：首先把通过有限元网格，把连续的零件离散化。用有限个容易分析的单元来描述复杂的对象，单元之间通过有限个节点进行连接。
有限元求解：根据用户设定的边界条件，通过流体力学、热力学以及状态方程等组成的线性方程组进行求解。
后处理：把有限元求解的数值结果通过等值线、云图以及动画等形象的方式显示出来。
制作分析报告：把有限分析结果按照客户需求已报告的方式提供给客户。由于有限元分析不可避免的存在一些误差，需要在分析报告中对分析结果进行评估。
四、模流分析软件计算方式
模具内熔体的前端不断前移来连接各节点。
熔体不断填充相邻的节点，直到零件上所有的节点都被填充。
熔体和模具接触时会形成一个凝结层。
——模流动画视频——
五、网格划分
Moldflow软件操作流程
（一）模型准备
①产品零件：
这是分析的基础，必须是3D档，最好是实体零件而非IGS等曲面零件。
②产品排位：
CAD排位或者是3D文档，这里的3D文档最好是STP及X_T等实体文档，以免因为版本高低导致无法打开。
③流道及进胶方式：
如果没有具体的方案，分析前则需要讨论，以免增加无谓的工作量。
注意事项：
导出文件供下个流程用（模型前处理），尽量输出实体文档，如X_T，STP，不推荐用IGS,STL文档；必须保证坐标在产品或者是模具的中心，坐标Z方向为开模方向，而且同一个项目每次导出文件的坐标必须在同一位置。
（二）模型前处理
①若收到的文件不是STP或X_T格式，建议先导出为STP或X_T格式，步骤如下：
a、用UG打开收到的文件（本文以UG举例）
b、文件-导出-STEP203或STEP214（建议使用“导出”，不要用”另存为”）
↓↓↓↓↓↓
用CADDOCTOR处理
a、文件→输入（import）这里只能选择IGS文件或者是文件→importfromAMDL，这里可以是STP或X_T实体文档（建议）。
b、前处理：点击缝合（Stich）→Try，如果自由边数量还很多则可以尝试放大公差（Tolerance），注意公差不能大于0.0254mm，再点击修复（Heal）
（以上圈出位置最好效果全部为0）
c、进入到简化(Simplification)模块→处理圆角（Fillet）→处理C角→处理台阶。简化圆角、C角等时所需要简化数字范围可以根据产品大小来选择；可以移除小于壁厚1/2的圆角、C角；或者一般直接取1mm；移除R3以下小孔；移除1mm以下台阶，直径2mm以下的柱子。
注意事项：一般来说，只需在CADdoctor里面处理圆角和倒角就已经足够；如果继续处理其他结构容易出现更多的破面、自由边等缺陷。圆角和倒角的简化范围，可以通过在3D软件里查看这些结构的尺寸再决定，不一定局限于1mm或壁厚。
d、导出文档（UDM格式）：导出UDM文档前，注意先回到Simplification，点击修复（Heal）,点击导出（Export）。
Moldflow软件使用之前常用设置
1、Moldflow桌面快揵图标：当安装好模流分析软件后在桌面会自动生成三个模块不同三个快捷图标，默认图标命令太长不好辨认，所以建议大家把名字改下简单又好辨认。
第一个模流分析主程序：AutodeskMoldflowSynergy2017改为Moldflow2017
第二个CAD医生：CADdoctorforAutodeskSimulation2017改为CADdoctor2017
第三个与客户交流：AutodeskMoldflowCommunicator2017改为Communicator2017
2、第一次打开Moldflow模流分析软件时要设置几个地方
第一个地方选项设置：
鼠标可以改成与其他三维软件一样，我个人建议用默认也可以，习惯就好：
旋转-----中键或右键（我个人喜欢中键）
平移-----SHIFT+中键或右键（我个人喜欢SHIFT+中键）
缩放-----中键滚轮或CTRL+中键（我个人喜欢CTRL+中键,要说明一点不用中键滚轮是因为如果常用几个软件与其他软件放大缩小方向相反时就容易干涉）
第二个就是怎样设置一个新的旋转中心位置：
就是在绘图区域右侧有一列工具栏中有一个十字标形图标就是旋转中心。
3、改中文工作界面或英文工作界面
建议：初学者先用默认简体中文，当很熟练了后改成英文English，因为以后可能进外资企业或合资企业就必须用英文工作界面。
4、关闭互联网自动连接，加快软件打开速度
在互联网——“自动启动moldflow社区页面”和“在输出到autodesk帐户驱动器前显示警告”前面勾去掉。
5、设置工作目录
6、默认显示（可以更改，一般不用更改）
7、默认显示（可以更改，一般不用更改）
注：以上选项更改后点“确定”，要关闭模流软件重新打开软件才会生效！
Moldflow最佳分析流程
分析前准备：
1.明确分析目的
2.模型准备
3.模型前处理
4.划分网格
5.修复网格
6.选择成型材料
7.浇口位置分析
制作分析报告：
8.成型窗口分析
9.构建浇注系统
10.填充分析及优化
11.保压分析及优化
12.构建冷却系统
13.冷却分析及优化
14.翘曲分析及优化
明确分析目的非常重要，它就像一个目标，我们分析要达到这个目标需要确认哪些信息和做哪些准备。
分析产品的特点：
1.产品用途（添加剂）
2.外形特点、重量
3.成型材料和具体牌号
4.外观要求、二次加工（电镀、喷漆等）
5.浇口禁止区域
6.强度要求（夹线位置）
7.关键尺寸控制
8.变形允许方向和公差
分析模具的特点：
明确分析目的(方案前期检讨)
分析注塑机：
预用机台
机台参数（吨位、最大压力、最大行程等参数）
分析可能影响分析的因素：
网格类型、纵横比大小
特殊产品角效应
含纤维材料的纤维取向
二
二、自定义选项卡
针对之前模流分析老用户习惯了用旧版本如MPI6.1，那么从moldflow2012最后一个过渡版本即可以用之前传统工作界面又可以用新的多功能区界面，至现在moldflow2017版本只能用多功能区界面不能改回旧版本的传统界面，那么很多命令快捷图标找不到位置了，那么这里有一个好的方法推荐给大家，就是自己创建一个新的选项卡，把常用的一些命令全部放到新建的选项卡下面，这样操作就不用东找西找命令在哪里了。
操作方法：在功能区任意一个位置按右键下拉——自定义功能区——新选项卡——命名——定制命令——确定
三
三、常用快捷键
新建方案：CTRL+N(要先新建一个工程才能使用)
打开工程：CTRL+O
保存方案：CTRL+S
撤消：CTRL+Z
重做：CTRL+Y
复制：CTRL+C
粘贴：CTRL+V
剪切：CTRL+X
根据属性选择：CTRL+B（快速选择某一类所有对象）
全部选择：CTRL+A
删除：DELETE或Del
复制图像到剪切板：CTRL+I（只复制绘图区域）
属性：ALT+ENTER（回车）
图层开关：CTRL+L
打开作业管理器：CTRL+J
显示诊断结果：CTRL+D
平移对象：CTRL+M
自动修复网格：CTRL+T(再按Fn常见修复网格命令，记住几个常用的：)
局部放大：ALT+中键，平移：SHIFT+中键，缩放：CTRL+中键
选择技巧：选择多个对象CTRL+，选择错了要排除：SHIFT+
特别要注意一个选择技巧：对于一个产品是很多面构成，怎样只选择看得见的面的对象，这里有一个开关来控制——“选择面向屏幕的实体”
这种选择方法应用场合：是用于对于只选择看得见面上多个对象时，速度较快。
汽车后保险杠案例
汽车后保险杠不平衡原因分析
汽车后保险杠
下图所示产品为某品牌汽车后保险杠，产品外观二次加工为喷涂和皮纹；产品壁厚均匀，主体料厚为3.00mm，产品结构左右对称，产品外观不能有浇口印，熔接线，收缩等缺陷。
根据分析结果filltime&pressureatV/Pswitchover综合比较，此产品3个针阀热咀顺序进胶，填充效果完全平衡。
试模结果：
下图试模结果为两侧针阀热咀延时一致，与中间热咀料流形成的熔接线位置却不一致，明显走胶不平衡，b热咀一侧快于c热咀一侧；
原因分析：
如图1所示，在模具ok的情况下，产品走胶应该完全平衡。现在走胶不平衡可能是浇口大小不一致、热咀温度不正常、热咀溢胶、壁厚加工误差。
1.根据检查浇口及温度均正常且一致，可排除此两个原因；
3.经上述分析检查，走胶不平衡是由于产品壁厚不均引起，通过剪切产品，测量壁厚如图3，两侧壁厚误差近1mm,加工严重失误！
综合上述分析，制品走胶不平衡是由于制品壁厚加工误差导致，在目前情况下通过针阀热咀延时控制和增加浇口大小的方法，暂时完成制品试制；
因为制品外观面结构装配均无问题，壁厚增加的属于后模芯加工问题，减胶至设定壁厚或加胶至误差壁厚，其更改设变量均大，后续更改方案需要客户同意，由于改变了壁厚导致增加胶量，从而增加周期、原料等生产成本。
汽车左前门上护板案例
汽车内饰左前门上护板BOSS柱问题
汽车左前门上护板
下图所示产品为某汽车左前门上护板，产品外观二次加工为皮纹；产品壁厚均匀，主体料厚为3.00mm，Boss柱中心厚及rib厚度均在1.2mm，产品结构简单，B面有21个Boss柱，产品外观不能有浇口印，熔接线，收缩等缺陷。
根据分析结果filltime和weldlines综合比较，在制品Boss柱表面走胶出现变化，形成了熔接痕。主要是柱位壁厚变化过大，走胶出现延滞！
根据分析结果Volumetricshrinkageatejection，在制品Boss柱表面出现过保压，且与整体差值过大，呈现凸起印痕缺陷。主要是柱位壁厚变化过大，保压不均！
此产品反复试模、修模，问题始终没有得到明显改善，甚至一次比一次差！最终还是回到原始方案的试模状态。主要原因是在修模过程中没有找对原因，而是盲目的在修。
如下图所示，制品实际走胶平衡，同分析结果一致，在Boss柱表面出现熔接线以及凸起印痕，实际检查制品壁厚，凸起印痕处过薄。此套模具原始设计是没有在Boss柱做减胶处理的，结果由于针过高、胶位薄而出现印痕，此缺陷被认定为缩痕，故做减胶处理，使rib厚度与制品壁厚比例更大，导致出现严重缩痕，修模自始至终没有修改Boss柱中间针的高度，反复修改火山口，问题一次比一次严重。
汽车模具图书视频
此模火山口已全部打平，但针没改，效果同原始设计。制模、项目可能会考虑将针适当磨低，以改善走胶延滞及过保压引起的熔接线和凸起印痕问题。
综合上述分析，此产品主要问题点是Boss柱的问题，是制品缩痕与制品厚薄差异引起的凸起印痕的判断问题。如果问题的原因分析判断正确就会节约很多成本！
此产品均匀壁厚3.0mm,Boss柱的rib和中心壁厚均在1.2mm左右，理论上来讲是不会出现缩痕的，有经验的制模师傅也认为不会缩痕。实际试模结果也可以看出有的Boss柱是缩痕（过厚引起），有的是凸起印痕（过薄引起），而修改方案统一做火山口减胶处理，必将引起更严重的缺陷。
汽车门板案例
汽车左前门板热嘴顺序进胶调整熔接线问题
汽车门板
下图所示产品为某汽车左前门本体，产品外观二次加工为皮纹；产品壁厚均匀，主体料厚为2.50mm，喇叭网孔等效厚度处理，产品外观不能有浇口印，熔接线，收缩等缺陷。
根据分析结果filltime，此产品四个针阀热咀顺序进胶，调整熔接线位置。
根据分析结果filltime和weldlines，熔接痕出现在可接受区域。
此模具在试模过程中尝试过多种进胶方案，最终采用此种进胶方式，试模图片如下图，与模流分析结果基本一致！
此模具在试模过程中尝试过多种进胶方案，最终采用此种进胶方式，试模图片如下图，与模流分析结果基本一致！试模3号热咀先打开熔接痕位置如下图：
综合上述分析，此产品主要问题点是熔接痕问题。通过调整热咀进胶顺序，改善熔接痕位置，以满足制品表面要求。
模流分析过程中采用了多种进胶方案比较，同时在试模过程中也采用了类似几种进胶方案比较，最终选择此方案。
从上述图片对比中可以明确看出，此套模具进胶设计基本依照模流分析，其试模结果也与模流分析基本一致！
由此可见，模流分析结果是否可信，模具的设计与加工是一个主要因素。
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四
四、怎样快速得到高质量的网格
1、中性面网格：客户提供产品IGS格式——导入CADDoctor中简化与修复——导入moldflow——设置网格类型为中性面——划分网格（注意边长值大小）——自动修复网格——纵横比诊断——修复有问题的网格——网格全部取向——清除所有节点——网格统计
注意：moldflow2017版本如果产品格式不是IGS或是其他格式如STP划分中性面网格会失败，如果客户提供不是IGS那么建议转换成IGS格式，切记！
2、双层面网格：客户提供产品STP或IGS、X_T等格式——导入CADDoctor中简化与修复——导入moldflow——设置网格类型为双层面——划分网格（注意边长值大小）——自动修复网格——纵横比诊断——修复有问题的网格——网格全部取向——清除所有节点——网格统计
3、3D实体网格：客户提供产品STP或IGS、X_T等格式——导入CADDoctor中简化与修复——导入moldflow——设置网格类型为双层面——划分网格（注意边长值大小）——自动修复网格——纵横比诊断——修复有问题的网格——网格全部取向——清除所有节点——网格统计——切换网格类型为3D——再输入之前相同边长值再划分一次网格
总结：一个好的双层面网格应该具有以下特点
A：没有自由边和复体边
B：纵横比应小于6（手机壳类产品修复到10以下）
C:网格匹配率高于90%
D：有足够的单元数量可以分析出厚度变化所导致的迟滞效应和积气
E：足够精细的网格以便能正确预测熔接线
F：没有细小的特征，比如小的圆角，倒角和圆弧。
G：正确的表现了厚度，流动长度和体积。
H：单元数量尽可能的少（保证匹配率的前提下）
注意：网格划分时参数设置边长值参考经验取值（仅供参考）：一般是取产品肉厚的1~2倍左右，这个不是绝对，不同的产品有一个经验值。
例如：手机面壳中壳一般是1.3~1.4，，电池盖1.5左右，平板一般是1.5左右
五
五、层的命名规则（公司内部常用）
节点——n
网格——tr
流道——RU
浇口——G（也可以与流道放在同一个层内）
曲线——C
产品面——S（当划分好网格后可以删除产品面）
水路——cool（有的分析不要做水路，有的分析要做）
注：moldflow模流分析软件默认的层分得很细，而且看上去有点复杂不方便快速选择和操作，按公司命名规则处理的更加简洁明了。
六
六、塑胶材料中结晶性塑料与非结晶性塑料的区别
1、结晶性塑料：有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。
常见的结晶性塑料有：PE、PP、PA、POM、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯Polybutyleneterephthalate）、PET（聚对苯二甲酸乙二酯Polyethyleneterephthalate）、PVDF（聚偏氟乙烯）、PTFE、LCP、PPS、PEEK等。
2、非结晶性塑料：塑料高分子链凌乱排列纠缠,未形成井然有序的排列结构,在凝固过程中没有晶核及晶粒生长过程,仅是自由的高分子链被"冻结"(frozen)的现象.就巨观而言,非结晶性塑料没有明显的相持移温度,熔化过程为一区域而非固定熔点.多具透明外观,各方向性质差异不大、物理性质较为均匀.
非结晶性塑料包括：ABS、PS、PC、PMMA、PES、PSU、PPSU、PEI、PAI、PBI等。
3、结晶性塑料与非结晶性塑料的区别：
结晶性塑料和非结晶性塑料在外观性状、力学性能、热变形温度、注塑加工工艺方面都有明显区别。
A:在外观性状方面，非结晶性塑料透光性好，一般呈透明或半透明状，相反地，结晶性塑料透光性差，一般都不透明，这点很容易区分。
B:在力学性能方面，非结晶性塑料相对结晶性塑料更容易应力开裂，如出现裂纹，前者更容易开裂，后者裂纹不容易扩张。
C:热变形方面，一般来说，结晶性塑料较非结晶性塑料热变形温度更高，这只是从结构特点来讲，不能一概而论，如PI、PAI、PBI热变形温度就远高于一般结晶性塑料。
D:注塑加工工艺方面，结晶性塑料收缩率较非结晶性塑料更高，同时大面积扁平制件前者更容易产生翘曲现象，这是由于结晶取向造成的，可通过改进浇口来避免翘曲的产生，这点需要特别注意。
七
七、moldflow模流分析经验取值参考
1、不同材料顶出时的体积收缩率一般不超过多少百分比产品不会缩水
一般在3%-8%左右，而且要看产品结构，局部肉厚，还有整体肉厚，形状是不是曲面弧度还是方正等
例如ABS3%
2、保压参数计算方法与设置：
保压压力：一般设置不超过最大注塑压力的80%
保压段数：可根据产品结构，进胶方式设置，一般设置两段：第一段保产品，第二段保流道，先高压再低压
要根据实际情况，保压参数变化较大（产品是否厚薄一致，进胶是否均匀，骨位多与少，外观要求问题等等
3、成型工艺参数：
4、看变形结果与收缩结果时：
对于圆形产品或桶状形产品是X，Y看变形，Z看收缩，其他产品是反的。
八
八、模流分析结果分类：
结果的类型：流动或者填充分析的结果有很多的表达形式，这主要取决于该结果的类型。可以有很多的方法来查看结果，甚至是更改结果的显示形式。不同的形式包括：单一数据结果、中间数据结果、中间剖面结果、XY图、摘要和高亮显示的图形。下面列举常用的一些分析结果。
单一数据结果：单一数据形式的结果是指在填充或保压过程中只记录单一数值的结果。其结果按节点或网格单元的数值进行存储。该结果的动画只显示从最大值到最小值。这些结果包括：
料流前锋温度（Temperatureatflowfront）
填充结束时刻的加权平均温度（Bulktemperature(endoffilling)）
填充结束时刻的凝固层系数（Frozenlayerfraction(endoffilling)）
填充结束时刻的压力（Pressure(endoffilling)）
收缩指数（SinkIndex）
顶出时刻的体积收缩（Volumetricshrinkage(atejection)）
压力（Pressure）
平均速度（Averagevelocity）
加权平均温度（Bulktemperature）
凝固层系数（Frozenlayerfraction）
加权平均的剪切速读（Shearratebulk）
在模壁上的剪切应力（Shearstressatwall）
体积收缩（Volumetricshrinkage）
平均玻纤取向（Averagefiberorientation）
九
1：放置浇口以使流动
——平衡
——单方向
2：放置浇口于
——壁厚区域
——远离壁薄区域
——对着模具壁以阻止喷射
——阻止缝合线的产生
*避免产生在较弱区域*避免在外观面
3：增加浇口以
——减小充填压力
——防止过保压
4：浇口放置取决于
——模具类型：两板模或三板模
——流道：热流道或冷流道
——浇口类型：点进胶，潜进胶，边缘加胶等等
——模具设计或功能要求限制
十
十、moldflow模流分析软件使用心得
以上是个人使用模流分析软件操作心得，对于想入门模流分析工作人员，想快速学好这个软件那么就要学会软件常用的操作技巧，可以学习本人总结这些软件操作技巧，当然在职的模流分析工作人员或正在使用模流分析软件人员也可以互相取长补短，每个人都有自己使用方法与操作习惯。另外建议大家想学好这个软件与应用好这个软件，还要靠扎实的基本功与工作经验不断积累，要掌握好塑胶模具设计、产品结构设计及塑胶材料等知识。就是说如果之前从事模具设计工作的人员学习模流分析软件更容易上手与掌握，目前社会中从事模流分析工作的人员越来越多，要求也越来越高，软件与技术也在不断更新，所以要不断学习才能使自己不断进步，最后祝大家学有所成！