注塑成型仿真

特征

注塑成型分析是对注塑机将树脂注入模具的填充行为的分析。（点击此处了解有关注塑成型的更多信息。）
这是产品设计和模具规格设计中对塑料制品常见的分析，可以预测流动形态、树脂压力分布、树脂温度分布、熔接线发生位置等。根据得到的结果，可以预测是否可以成型，并在制造模具时进行事先考虑。

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注塑成型分析细节

在注塑成型分析中，填充保压分析和翘曲分析是注塑成型过程中的重要模拟。

填充和保压分析

填充保压分析是模拟树脂如何流入模具（填充过程）以及随后的保压阶段（施加保压以抑制树脂收缩）的分析。具体来说，它侧重于以下几点：

填充解析：模拟树脂注入模具内型腔（决定成型品形状的空间）并填充型腔的情形。根据树脂的流动、流动速度、温度分布、压力分布等，判断能否成型以及适当和理想的成型条件。
保压分析：填充完成后，模拟施加保压压力以补偿树脂冷却和收缩的过程。检查是否有凹痕、空洞和缺料。
冷却分析：模拟模具内部由于热传导和热传递而产生的冷却行为。计算模具表面温度和树脂温度分布，并考虑冷却回路的布局和冷却剂的温度。可与填充和保压分析相结合。

翘曲分析

翘曲分析除了上述的填充、保压分析外，还对成型品在冷却过程中发生的翘曲进行分析，模拟树脂在注塑后冷却固化时，因收缩不均匀而产生的翘曲、变形。

翘曲分析：根据充填、保压、冷却分析的结果，预测成型品脱模后的收缩、翘曲。翘曲的原因可分为冷却差异、收缩差异、取向差异三类。一旦查明原因，即可考虑改变浇口位置或成型条件等解决方案。

纤维取向评估

对于含有玻璃纤维的纤维增强树脂，考虑纤维取向非常重要，因为这会对产品性能产生显著影响。
为了了解纤维取向信息，从注塑成型分析中输出纤维取向张量。
这里我们展示了如何使用平面测试片进行评估（图 4）。
纤维取向张量是纤维取向的概率分布（0 到 1）。此处，纤维取向张量在三个方向上进行评估：x 轴、y 轴和 z 轴。随着张量值的增加（接近 1），意味着纤维在每个方向上的排列更加整齐。
测定的纤维取向张力值，是根据用光学显微镜观察的评价位置的产品截面图像，采用独特的方法计算得出的。纤维取向张力是在成型品厚度方向上以5%的间隔计算得出的。图4的放大图中的棒状物和圆形物为玻璃纤维。
图5显示了纤维取向张量测量和从注塑分析中获得的分析结果。
可以说该分析能够预测实际的纤维取向张量。

評価位置と光学顕微鏡による断面観察像 — 图4 评价位置及利用光学显微镜观察的截面图像

案例研究-1

验证“翘曲”和“玻璃纤维取向”预测的准确性

以汽车后部模型（图六）验证翘曲变形与玻纤取向预测的准确性。验证材料为LEONA™ 14G35 (PA66, GF35%)。实际成型条件如图七所示。这些条件也已输入射出成型分析中。
通过将实际成型条件纳入分析中，可以进行更好的分析。

翘曲精度验证

翘曲度的评估是通过产品测量位置的Z轴方向的位移来进行的。如图8（左）所示，在外肋上设置了20个测量位置，将设置参考面所需的锚点设置在6、13、19号。实际产品的结果使用三维测量装置进行测量。分析结果与Autodesk的Moldflow输出的Z方向位移进行比较，如图8（右）所示。

测量位置（左）及Z方向位移输出结果（右） — 图8 测量位置（左）和Z方向位移输出（右）

图 9 显示了实验结果和分析结果。位移吻合良好，表明分析能够预测实际的翘曲。

玻璃纤维取向的准确性验证

繊維配向の評価で記述した方法で、本形状の繊維配向の予測精度を検証しました。
例として、図10にx軸方向の繊維配向テンソル結果を示します。
図11からわかるように、成形品表面（測定位置：70-90%）ではx軸方向に揃っているガラス繊維が多いのに対し、中央（測定位置40-60%）では、y軸方向に向くガラス繊維が増えています。成形品表面は金型によってすぐ冷やされるため、配向度が高まることがわかります。