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Moldex3D模流分析之压缩成型Injection Compression Molding

 Moldex3D 2024-05-09 发布于江苏

Injection Compression Molding

射出压缩成型简介

射出压缩成型(ICM)的制程同时结合射出成型与压缩成型的技术。在制程中,模具不会完全关闭,锁模机制会在熔胶射出时开始运作,然后模具才会渐渐关闭。在制程结束时,透过锁模力完全关闭模具并形成产品的形状。

一般而言,位置控制模式与压力控制模式常被用于控制模具位置。在下图中,位置控制模式在熔胶射出前,公母模具之间需要一定距离。当一射所需的熔胶量完全充填模穴时,模具将会启动关闭直到完全关闭。不同于位置控制模式,如果使用压力控制模式,模具将在射出启动时开始逐渐关闭。当锁模力等于模穴内部压力时,模具将无法持续关闭,此时需要增加锁模力使模具达到完全关闭为止。

射出压缩成型制程的主要优点,能在充填过程时,用较低的射出压力增加尺寸稳定性。因此,在模穴内均匀分布的压力将使产品的良率更好,并能改善残留应力、翘曲与体积变化及双折射效应等问题。

射出压缩成型制程通常用于光学组件与薄件产品,例如:镜片、医疗器材、移动电话、笔电等。

Moldex3D射出压缩成型模块功能导览

Moldex3D射出压缩成型模块能仿真三维射出压缩成型制程。汇入Moldex3D Mesh的前处理档案之后,能在Moldex3D射出压缩成型模块中设定压缩面。此外,Moldex3D射出压缩成型模块具有与传统射出成型相似的便利精灵功能,协助用户设定压缩制程的参数进行计算,并提供充填、冷却及翘曲分析的分析结果。

射出压缩成型模块的限制

Moldex3D射出压缩成型模块只支持solid网格模型,且压缩区域的网格在Moldex3D Mesh中须设定为射出压缩面。使用射压缩模块也需要较高的实体网格质量,只有hybridhexa网格类型适用于模拟分析。

注意:射出压缩成型模块不支持纯tetrapyramid网格。

1. 前处理 (Pre-processing)

其前处理阶段的步骤与基本模块的相似:

步骤1:新项目建立

步骤2:设定分析系统并建立网格

步骤3:设定材料及成型参数

步骤4:执行分析并观测分析结果

以下将列出特定步骤的操作说明。

l 产生网格模型(General Mesh)

压缩面是塑件在充填阶段时被动模所压缩的表面。在压缩面上的边界条件需在前处理步骤中设定。下述将介绍如何在Moldex3D Mesh中设定边界条件。

l 设定压缩边界条件的步骤 (Compression Boundary Condition Setting)

在设定边界条件之前,应先提供质量良好的前处理网格模型。此设定包含选择压缩面区域及确认其方向。

检查塑件上的自由面 (Check Free Surface on the Part)

选择塑件网格,点击检查自由面(Check the Free Surfaces。注意:如果边界网格是一个封闭的表面,将产生封闭的边界网格且标示为红色。

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选择公模压缩的产品面 (Select the Desired Surface)

选择边界条件的面,复制它们至新建立的图层名称,就像下图中的BC图层,然后隐藏不适合的面。

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设定压缩面的边界条件 (Define Compression Surface Boundary Condition)

选择想要作为边界条件的面,左键点击实体模型边界条件设定(Solid Model B.C. setting  

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在下图中,设定作用力边界条件 (Set Force BC) 的对话框显示。在类型 (Type) 的下拉式选单中,选择移动表面 (Moving Surface) 并指定方向,点击OK。此移动面将会被定义为IBC$的图层。

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由选单来确认边界条件 (Check BC from Selection Menu)

为了确认压缩面是否被正确的指定依序开启层级 SRAC$ BC。选单将会出现并标示选择的项目,如此一来压缩面边界条件即可被检视。

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输出整体模型 (Export the Entire Model)

选择所有想要输出的项目,特别要记得选择IBC$图层。此输出档案 ( .mfe) 稍后将会被汇入Moldex3D中。

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2. 开始分析

l 建立新项目 (Create a New Project)

第一步开启Moldex3D Studio,选择新增建立新项目,第二步按下确定。

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第三步,选择射出压缩成型

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l 制程设定 (Process Settings)

在充填/保压(Filling/Packing)设定

在充填/保压(Filling/Packing)设定(如下图),勾选喷嘴关闭(Nozzle is shut off的选项,即可关闭喷嘴的功能。此设定能跳过保压阶段,避免压缩时熔胶回流。

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在压缩 (Compression) 设定

四项主要设定:压缩设定、压缩切换、压缩速率设定及压缩力设定。请参阅下一节的详细范例。

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压缩设定:设定压缩距离(mm)与压缩时间(sec)。一般而言,压缩距离是塑件厚度的20-30%

压缩切换:设定压缩阶段启动时的时间。启动时间可依充填时间(sec)或充填体积(%)的选项决定。

压缩切换通常设定为模穴充填的80-95%。请参阅下图。

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压缩速率设定:设定最大压缩速率(mm/sec)。而且在压缩速率多段设定(Compression Speed Profile)的对话框中,压缩速率(mm/sec%)的多段设定能透过压缩时间或压缩距离的功能绘制。

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压缩力设定:设定最大压缩力(tf),并在压缩力的对话框中设定压缩力多段设定(Compression Force Profile)的适用功能。同样地,压缩力(tf%)多段设定能透过压缩时间或压缩距离的功能绘制。

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l 计算参数设定(Computation Parameter Settings)

在计算参数设定中,可压缩流动 (Compressible flow) 为必要开启项目,即使在客制化 (Customize) 设定中也不能取消。

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l 执行分析(Run Analysis)

这些设定完成后即可进行分析。返回Moldex3D Studio,点击分析顺序Analysis sequence)并选择瞬时分析-Ct F P Ct W,以执行射出压缩成型分析。

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