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第六章 模流分析结果详解. 6.1 分析结果类型 6.2 填充分析 6.3 冷却分析 6.4 保压分析 6.5 翘曲分析 6.6 成型工艺条件 (Molding Window) 分析 6.7 分析优化. 6.1 分析结果类型. 6.1.1 单一数据结果 6.1.2 中间数据结果 6.1.3 中间剖面结果 6.1.4 XY 图. 6.1.1 单一数据结果. 在填充或保压过程中只记录单一数值结果。其结果按节点或网格单元的数值进行存储。其动画只显示从最大到最小值。包括： • 填充时间（ Fill time ）
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第六章 模流分析结果详解 6.1 分析结果类型 6.2 填充分析 6.3 冷却分析 6.4保压分析 6.5 翘曲分析 6.6 成型工艺条件(Molding Window)分析 6.7分析优化
6.1 分析结果类型 6.1.1 单一数据结果 6.1.2 中间数据结果 6.1.3 中间剖面结果 6.1.4 XY 图
6.1.1单一数据结果 • 在填充或保压过程中只记录单一数值结果。其结果按节点或网格单元的数值进行存储。其动画只显示从最大到最小值。包括： • • 填充时间（Fill time） • • 料流前锋温度（Temperature at flow front） • • 填充结束时刻的加权平均温度(Bulk temperature ) • • 填充结束时的凝固层系数(Frozen layer fraction ) • • 胶料来源（Grow from) • • 填充结束时刻的压力(Pressure ) • • 收缩指数（Sink Index) • • 凝固时间（Time to freeze） • • 顶出时刻的体积收缩（Volumetric shrinkage ）
6.1.2 中间数据 记录填充和保压过程中的多个时刻的结果。默认设置是在填充阶段和保压阶段各记录20 个数据点。可设置的中间结果的数量范围为0 到100。默认下，中间结果的动画播放方式是以时间来控制。 • 压力 （Pressure） • 平均速度（Average velocity） • 加权平均温度（Bulk temperature） • 凝固层系数（Frozen layer fraction） • 加权平均的剪切速读（Shear rate bulk） • 在模壁上的剪切应力（Shear stress at wall） • 体积收缩（Volumetric shrinkage） • 平均玻纤取向（Average fiber orientation ）
6.1.3 中间剖面结果 • 剖面结果储存了胶料经过区域沿厚度方向的数值，因为它也是中间数据结果，所以在填充和报压的过程中胶料所经区域的信息也是存储的几个时间点的数据，在缺省状态下，是不保存剖面的信息的 • 在高级设置里的求解参数设置中，可以分别设置填充和保压分析的剖面结果记录剖次数。最多可以设置成20。最初的随时间播放的动画显示的是法向厚度为0 的剖面层的结果。中间剖面结果包括: • 剪切速度（Shear rate） • 温度（Temperature） • 速度（Velocity）
6.1.4 XY 图 X-Y 图是两维图，在一个周期里，一个值随着另外一个值而改变，都可以用X-Y 图来表示。 • 锁模力（Clamp force: XY plot） • 射出胶料重量的百分比（% Show weight: XY Plot） • 进胶口出的压力（Pressure at injection location: XY Plot） • 推荐的螺杆速度（Recommended ram speed: XY Plot） 要将中间结果制成X-Y 图，需要重新创建该结果。当创建时，要将类型指定为X-Y图。通过鼠标选定或手工指定节点或单元的号码，来重新创建想要的X-Y 图
6.2 填充分析 选择成型材料，设定进料位置及模温和料温，进行填充模拟分析。
6.2.1 填充时间 Fill Time 充模时间显示的是熔体流动前沿的扩展情况 整个填充过程，从图中可以得到塑料流过每一点的时间，蓝色为最后填充处。 作用：预估填充所需时间，预测最后填充处，填充是否平衡，无滞流现象等。
6.2.2 填充压力 Pressure 填充结束时模型各点的压力，蓝色为最低压力，红色为最高压力。 作用：查看填充过程中所需的最大压力，以此压力为参考值来设置成型工艺参数和选择成型机规格。
6.2.3 填充温度 Temperature 填充结束时模型各点的温度，蓝色为最低温度，红色为最高温度。 作用：查看温度是否超出塑料的成型温度范围。温度过低会降低塑料的流动性，产生短射或滞流；温度过高会使塑料发生裂解，影响产品质量。
6.2.4 注射位置压力：XY图 通过注射位置压力的XY图可看到压力的变化情况。熔体被注入型腔后压力持续增高。若压力出现尖峰（通常在充模快结束时），表明制件没有很好达到平衡充模，或者由于流动前沿物料体积的明显减少使流动前沿的速度提高
6.2.5 熔接线 Weld Lines 左图圆圈中紫色线条显示的是熔接线位置。 作用：预测熔接线位置，避免熔接线影响外观或降低强度。通过调整浇注系统来改变熔接线位置，控制波前对接角度和温度也可以控制熔接处的质量。
6.2.6 气泡 Air Traps 左图紫色圆点显示的是气泡可能出现的位置。 作用：预测气泡位置，避免在产品内部形成气泡，甚至烧伤。在可能出现气泡的地方做好排气。
6.3 冷却分析 选择冷却模型，设定冷却液种类、温度及流速，进行冷却模拟分析。
6.3.1 外表面温度 Top Temperature 左图为产品外表面温度分布。 作用：查看定模侧冷却系统的冷却效果，有无过高或过低温度。
6.3.2 内表面温度 Bottom Temperature 左图为产品内表面温度分布。 作用：查看动模侧冷却系统的冷却效果，有无过高或过低温度。
6.3.3 内外表面温度差 Temp. Difference 左图为产品内外表面温度差。 作用：查看产品内外侧的温度差。温差越小，产品质量越高，根据温差调整冷却系统。
质量好，成型快 冷却合理 质量差，成型慢 冷却不佳 6.3.4 冷却的影响 • 产品品质 • 表面光洁度 • 残余应力 • 结晶度 • 热弯曲 • 生产成本 • 顶出温度 • 循环时间
冷却时间 模具温度 6.3.4 冷却的影响 模具温度与冷却时间 • 模温增加，冷却时间增加 2mm厚、200mm长的产品，以中间范围的料温和1s时间注射
辐射散热 对流散热 热量由熔融塑料带入 热量散失到模板上 热量从冷却水路传入或传出 6.3.4 冷却的影响 在注射成型中的热量传递
6.3.4 冷却的影响 1.塑料到模腔壁的热传导 2.模腔壁到水管壁的热传导 3.水管壁到冷却介质的热传导
6.3.5 影响冷却系统性能的参数 • 模具材料热特性: 比热；导热性 • 料温和模温之间的温度梯度 • 塑料和模腔壁间接触的质量：保证良好的接触
塑料 塑料/金属界面 水/金属界面 冷却液 冷却液流动率与热交换 层流（Re<2300）的温度梯度 紊流（Re>2300）的温度梯度
散热 • 有效的散热 • 水路出水温度比入水温度高2-3 ℃以内 • 水管壁温度比入水温度高5 ℃以内 • 应该能足够有效以使水路的布置成为控制因素
6.3.6 冷却水路设计 • 冷却水路设置要使冷却效果均匀 • 靠近热量较多处 • 远离热量较少处
6.3.6 冷却水路设计 • 水路尺寸及排放位置 • 水管与产品表面的距离 • 相邻水管的距离 不均匀散热 均匀散热
6.3.6 冷却水路设计 • 水路尺寸及排放位置 • 冷却水路的长度 • 哪个设计较好，B还是C？ • B 受压力限制； • C 若用软管连接中间的Out和In，会受流速的限制，可能比B需要更高的压力
6.3.6 冷却水路设计 • 水路尺寸及排放位置的特殊结构 • Baffles隔板 • Bubblers喷泉
6.3.6 冷却水路设计 并联水路 串联水路 • 优点：流速均匀；排热均匀 • 缺点：压降高 • 优点：适用于入子四周；低压下可达高流速 • 缺点：各分支流速不一样；各分支冷却效果不佳；易产生污垢
6.3.7 冷却液参数 • Flow rate 流动率 • 影响模具与冷却水之间的对流 • Flow rate应该足够高以能达到Reynolds number（雷诺数）> 10,000 • Reynolds number 是紊流的量度标准，大于2300才能达到紊流 • 要使水流速率加倍，则需要八倍的泵供液量
6.3.7 冷却液参数 • Inlet temperature 进水温度 • –进水温度由期望得到的模具表面温度来控制 • –通常比模具表面温度低10-20℃ • –将依赖于水路与产品的距离和模具材料的导热性 • Pressure Drop 压力降 • 在工厂冷却液供给能力下设计水路的压力降 • 压力降直接关系到：水路长度；水路直径；水流速率
6.3.7 冷却液参数 • Coolant 冷却液 • 水塔或城市用水，一般20-25℃，随季节变化 • 以加热器(heater)或循环器(circulator)可将水加热到30℃或以上 • 从冷却器(chiller)获得低至10℃的冷却水 • 在冷却器(chiller)里将水和防冻剂(antifreeze，通常是乙二醇glycol)混合，一般可达到5℃ • 以加热器(heater)或循环器(circulator)可将油(Oil)加热到80℃或以上
6.3.8 冷却分析结果 • Part Elemental Top 产品凹模面温度 • Part Elemental Bottom 产品凸模模面温度 • Temperature Difference 凸凹模面温差 • Percent Frozen 凝固层比率 • Screen output 屏幕输出 • 水路相关讯息 • Flow Rate 流动率 • Reynolds number 雷诺数 • Temperature rise 温升 • Pressure drop 压力降
MPa 保压曲线 35 s 0 13 16 26 6.4 保压分析 保压分析最好在完成了零件的填充优化、流道的尺寸优化、流道平衡和冷却分析后再进行。 选择保压压力，设定保压曲线，进行保压模拟分析。
6.4.1保压参数 保压压力 • 保压压力大约是填充压力的80%，可以有较大变化，一般为填充压力的20%~80%。当然，也可以超出该范围。 • 保压压力需小于注塑机的锁模力
6.4.1保压参数 保压时间 • 必须足够长，好让浇口凝固。这个时间能够从填充分析的冷却时间（time tofreeze）结果中估算出来，然而，由于保压期间的剪切生热，这个时间可能会偏小。 • 对于第一次的保压分析，可估算一个较大值 • 确定浇口凝固的最好的方法是通过凝固层系数（frozen layer fraction）结果。查看浇口什么时候凝固。
6.4.2 保压分析结果 凝固序列 %Frozen Time Series 左图显示的是整个成型过程中的凝固情况，红色的地方先凝固。 作用：凝固先后直接影响到保压质量及产品的收缩量。根据此图相应的调整冷却系统及浇注系统可以得到更好的保压效果。
6.4.2 保压分析结果 体积收缩 Volumetric Shrinkage 左图显示的是各处的体积收缩百分比。 作用：体积收缩越均匀产品质量越好，翘曲量越小，收缩不均可能产生局部严重缩水、凹痕等缺陷。根据图中显示的收缩量，相应调整保压曲线，可以获得更好的保压效果。
6.4.2 保压分析结果 压力 Pressure 从注塑开始到冷却结束整个过程中的喷嘴处的压力变化曲线，最大为35MPa。 作用：确定注塑机相关参数。
6.4.2 保压分析结果 锁模力 Clamp Tonnage 从注塑开始到冷却结束整个过程中的锁模力的变化曲线，最大为150吨。 作用：确定所需注塑机的规格。
6.4.3 曲线保压 • 传统保压 • 有1-2段恒压 • 2段时与曲线保压相似 • 当机器没有能力进行曲线保压时使用 • 如果产品壁厚变化比较大时使用该保压方法可能是比较好的 • 曲线保压 • 压力随时间而变化
6.4.3 曲线保压 曲线保压可达成的效果 • 使产品的体积收缩分布更均匀 • 当塑料冷却凝固时体积收缩由作用于塑料上的压力决定： 压力越大收缩越小 • 在产品上总是存在压力梯度的 • 随时间降低压力一直降到浇口处为零
6.4.3 曲线保压 何时采用曲线保压曲线 • 当机器有能力时 • 当产品壁厚变化不大时 • 当翘曲很重要时
6.4.3 曲线保压 实际注射时间 实际注射时间
6.4.3 曲线保压 制作保压曲线 • 最佳化 • 产品填充 • 流道平衡 • 冷却 • 确定初始保压压力 • 以机器最大锁模力的80%作为保压压力最大值(公式单位为公制)
