第7章填充分析7.1填充分析概述Moldflow的填充分析可以對塑料熔體從開始進入型腔至充滿型腔的整個過程進行模擬。填充分析的分析結果包括填充時間、壓力、流動前沿溫度、分子取向、剪切應力、氣穴和熔接線等。填充分析有助于獲得最佳澆注系統設計。澆注系統直接影響熔體的充填行為，通過對不同澆注系統下熔體的流動性為進行分析比較，可選擇最佳的澆口位置、澆口數量和最佳的澆注系統布局等。7.2填充分析方法7.2.1填充分析工藝條件的設置塑料和金屬的臨界面的模具溫度熔化的塑料熔體開始向型腔流動時的溫度（1）“自動”，只適合于制件不帶流道系統時填充分析。（2）“注射時間”，常用的填充控制方式，定義了速度控制階段所對應的時間，實際填充時間會略高。（3）“流動速率”，常用的填充控制方式，是分析帶澆注系統模型的填充過程時常用的控制方式。“自動”選項為首次運行填充分析時最常用切換方法，標準設置是在填充體積為99%時進行切換。“由%充填體積”是手動設置時最常用的切換方法，可根據首次填充分析所推薦的速度/壓力切換點進行設置。可不設置7.2填充分析方法7.2.2填充分析流程1.分析前處理：包括創建工程項目，準備塑料零件和澆注系統的網格模型，設定材料以及設置澆口位置。2.成型窗口分析：獲取工藝條件的推薦值，以用作填充分析的工藝設置。3.首次運行填充分析：根據成型窗口分析結果設置模具表面溫度和熔體溫度，根據步驟2計算得到的注射速率進行填充控制，設置速度/壓力切換方式為“自動”。填充分析不必精確設置保壓條件，通常設“%填充壓力與保壓時間”為80%和10s。運行填充分析后，可以根據分析日志獲取速度/壓力切換點。4.再次運行填充分析：設置速度/壓力切換方式為“自動”為“由%填充體積”，并根據首次填充分析結果設置速度/壓力切換點。5.判斷是否存在填充問題7.2填充分析方法【實例7-1】填充分析實例1）打開工程和方案。在第7章/源文件/filling下找到名為demo.mpi的工程文件。打開“demo無流道”方案。2）成型窗口分析。a）設置分析序列為“成型窗口”。b）進行工藝設置。c）運行成型窗口分析。7.2填充分析方法【實例7-1】填充分析實例2）成型窗口分析。d）查看成型質量曲線。注射時間的推薦值為0.4255s可延長注射時間至0.65s，確保質量系數在0.5以上即可e）查看成型區域切片圖。查看發現模具表面溫度和熔體溫度分別為40℃和240℃（即材料庫推薦值）所對應的點位于該切片圖的中間位置，表明采f）計算注射速率。根據網格統計信息可知三角形網格的體積約為10.05cm3。再結合推薦注射時間0.4255s，計算得注射速率=10.05cm3÷0.4255s≈23.62cm3/s。7.2填充分析方法【實例7-1】填充分析實例3）首次運行填充分析。a）復制方案并打開。復制“demo有流道”方案并重命名為“demo（filling1）。b）設置分析序列為“填充”分析序列。c）進行工藝設置。d）運行首次填充分析。e）查看分析日志：速度/壓力切換發生在填充體積為97.62%7.2填充分析方法【實例7-1】填充分析實例4）再次運行填充分析。a）復制方案并打開。復制“demo（filling1）”方案并重命名為“demo（filling2）”。b）進行工藝設置。選擇“速度/壓力切換”方式為“由%充填體積”，輸入速度/壓力切換時的體積百分比為“97.62”%，保持其他設置不變。c）運行填充分析。雙擊方案任務窗口的“分析”即可運行分析。填充分析的結果評價方法將在7.3節中進行討論。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價1.充填時間：顯示填充型腔時流動前沿到達型腔各位置的時間分布。充填時間的默認繪制方式是陰影圖，但使用等值線圖更容易解釋結果。修改結果繪制方式的操作如圖所示。評價充填時間結果時，應注意查看：（1）否存在未填充區域。（2）填充等值線密度應分布盡量均勻，尤其查看加強筋和較薄部位是否存在等值線過密的情況，且填充時間與設定注射時間偏差值應在0.5s之內。（3）塑件的填充會否平衡，即塑件的遠端應基本同時填滿。（4）將填充時間等值線圖分別與熔接線和氣穴結果重疊顯示，判斷是否存在熔接線和氣穴，以及對塑料零件質量的影響，判斷是否發生了跑道效應。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價1.充填時間：以【實例7-1】所述分析的分析結果為例：（1）查看填充時間陰影圖，不存在未填充區域，因此可以判斷不存在短射現象。（2）查看填充等值線圖，等值線密度分布均勻，筋部不存在等值線過密的情況，填充時間與設定注射時間的偏差值在0.5s之內。初步判斷未發生遲滯效應。（3）查看型腔末端充填時間，發現型腔充填不完全均衡。初步判斷，填充過程中可能存在一定程度的過保壓。（4）填充時間與熔接線和氣穴重疊顯示的結果評價將分別在熔接線結果和氣穴結果的分析中講述。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價2.速度/壓力切換時的壓力：顯示速度/壓力切換時的壓力分布。如果已知注塑機的最大注射壓力，則建議發生速度/壓力切換時，澆注系統處的最大壓力不超過注射機最大注射壓力的75%，而零件本身的最大壓力不超過注射機最大注射壓力的50%。若選定注射機，通常噴嘴處的最大注射壓力大約為140MPa。因此建議模具的最大壓力不超過100MPa，并建議零件部分的最大壓力不超過70MPa。以【實例7-1】為例，澆注系統處的最大壓力為37.69MPa，零件本身的最大壓力約為21.65MPa。等值線密度分布基本均勻，相比之下，遠離澆口一端等值線相對較密，這是因為此區域流動阻力相對較大，型腔壓力衰減稍快造成的。由此初步判斷型腔充填不完全均衡，即遠離澆口一端填充稍遲，這與充填時間的分析結果一致。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價3.流動前沿溫度：顯示的是熔體前沿流動達到型腔各處時熔體截面中心的溫度。評價流動前沿溫度結果是應注意：①流動前沿的溫度變化值最好不超過2~5℃，可適當放寬至20℃。②流動前沿溫度變化應控制材料熔融溫度范圍內。③通常將流動前沿溫度等值線圖與熔接線結果重疊繪制，綜合判斷熔接線質量。以【實例7-1】為例，整個型腔內，熔體的流動前沿溫度為239.8℃~240.7℃，變化量僅0.9℃。符合要求，也符合材料庫推薦的熔體溫度范圍（220℃~260℃）。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價4.鎖模力：XY圖——鎖模力隨時間變化的曲線圖，為選擇注射機的鎖模力規格方面提供參數依據。通常建議最大鎖模力小于注射機最大鎖模力的80%左右，剩余的20%用作安全系數。以【實例7-1】為例，鎖模力峰值對應的鎖模力為5.074噸。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價5.壓力：顯示各處壓力隨時間的變化值，是過程結果。壓力分布應該像填充時間一樣平衡，壓力圖和填充時間圖應該看起來差不多，這樣在零件中就沒有或很少有潛流發生。填充結束時刻的壓力是重要結果，通常建議填充結束時零件末端壓力為0MPa，帶流道零件的填充壓力低于100MPa，不帶流道零件填充壓力低于70MPa，且零件部分壓力差值在40Mpa以內。以【實例7-1】為例，檢查各處型腔壓力，零件部分壓力約為0MPa~18MPa，帶澆注系統后的壓力為0MPa~37.59MPa，均在建議范圍內。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價6.壁上剪切應力：型腔各處壁上剪切應力的分布隨時間的變化值，是過程結果。壁上剪切應力是重要結果，應保證其最大值小于材料庫所推薦的最大剪切應力的允許值，否則塑料零件可能會因應力而出現在頂出或工作時出現開裂等問題。但澆注系統中的剪切應力通常并不重要，允許超限。以【實例7-1】為例，的壁上剪切應力最大值為0.3376MPa，大于材料庫推薦的該材料的最大剪切應力0.25MPa。查看動畫，發現0.48s左右時刻，僅澆口位置出現最大剪切應力超限的情況。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價7.熔接線：顯示兩股料流的匯合角度小于某設定值的位置，并非實際意義上的熔接痕。將熔接線與充填時間結果重疊顯示，可確定熔接線是否存在。與流動前沿溫度圖重疊顯示，可判斷熔接痕的相對質量。通常情況下，熔接線形成時的熔體溫度不低于注射溫度下20°C，可形成“優質”焊接的熔接線。以【實例7-1】為例填充時間等值線圖與熔接線的重疊圖顯示，將熔接線結果的顯示比例的上限值設置為120度，可以判斷4處熔接線實際存在。將流動前沿溫度與熔接線重疊顯示，發現各條熔接線形成時的熔體溫度滿足不低于注射溫度下20°C的條件，因此熔接線的熔接質量相對較好。7.3填充分析的結果評價7.3.1填充分析首要結果的評價8.氣穴圖。氣穴允許出現在分型面上，因為此處氣體可以排出，也允許出現在外觀要求不高的表面上。以【實例7-1】為例，查看填充時間等值線圖與氣穴的重疊圖。

在箭頭標注位置均顯示產生了氣穴。①處氣穴位于分型面上，因此氣體方便排出，且熔接線形成時料流溫度較高，因此對塑料零件的整體質量影響不大。②處氣穴離實際可能并不存在，但也需根據實際試模結果判定。翻轉發現，零件反面也存在多處氣穴，但各處氣穴均處于分型面位置，實際生產中氣體可順利排出，因而對成型質量無影響。7.3填充分析的結果評價7.3.2填充分析次要結果的評價（1）總體溫度，顯示整個填充過程不同時刻產品厚度方向的加權平均值。（2）剪切速率，顯示整個填充過程不同時刻模具型腔中剪切應變的速率。（3）注射位置處壓力，顯示整個成型周期內注射位置處的壓力隨時間的變化曲線。（4）達到頂出溫度的時間，顯示產品局部厚度100%達到頂出溫度所需的冷卻時間。（5）凍結層因子，將凍結層厚度顯示為零件厚度的因子形式。（6）射出重量，顯示填充分析期間各個時間段內總注射重量占零件總重量的百分比。（7）平均速度：反映不同時間段流動前沿的速度和方向，流動速度的大小是沿厚度方向的簡單平均值。（8）填充末端凍結層因子，顯示每個單元在充填結束時的凍結層的厚度因子。（9）充填區域，代表每個澆口能充填的范圍。（10）第一主方向上的型腔內殘余應力和第二主方向上的型腔內殘余應力，第一主方向上的型腔內殘余應力結果顯示頂出之前取向方向上的應力。第二主方向上的型腔內殘余應力結果顯示頂出之前第一主方向的垂直方向上的應力。（11）心部取向與表層取向：表層取向通常與速度方向一致，芯部取向通常與速度方向垂直。零件的線性收縮量取決于此心部取向與表層取向。（12）推薦的螺桿速度，用來在整個填充階段保持恒定的流動前沿速度。7.4填充分析綜合實例圖示為工具箱扣手網格模型，其中分流道、澆口和塑料零件的出現次數為2。要求進行成型窗口分析，找出推薦工藝條件，并據此進行填充分析，評價分析結果。步驟1打開工程和方案。在第7章/源文件/Toolboxhandle下找到名為Toolboxhandle.mpi的工程文件。7.4填充分析綜合實例步驟2成型窗口分析。a）雙擊打開方案“Toolboxhandle（無流道）”。b）設置分析序列為“成型窗口”。c）選擇材料。“制造商”、“牌號”和“材料名稱”，分別為“BasellPolyolefinsEurope”、“MetoceneHM648T”和“PP”。d）進行工藝設置。e）運行成型窗口分析。7.4填充分析綜合實例步驟2成型窗口分析。f）查看成型質量曲線。0.27s為注射時間的推薦值。若注射機的最大注射速率無法滿足，可延長注射時間至0.9s，確保質量系數在0.5以上即可。g）查看成型區域切片圖，拖動窗口至注射時間=0.27s處，如圖7-32所示，整個區域都是首選區域h）計算注射速率。根據“網格統計”

命令統計得到的信息知，三角形網格的體積約為14.9cm3，再結合推薦注射時間0.27s，計算得注射速率=14.9cm3÷0.27s≈55.2cm3/s。7.4填充分析綜合實例步驟3首次運行填充分析。a）復制方案并打開。復制方案“Toolboxhandle（無流道）”，重命名為“Toolboxhandle（filling1）”。b）選擇材料。在“常用材料”列表框中選擇“MetoceneHM648T：BasellPolyolefinsEurope”材料，c）設置分析序列為“填充”。d）進行工藝設置。選擇“填充控制”方式為“流動速率”，并在右側輸入框中輸入“55.2”cm3/s。保持“速度/壓力切換”方式為“自動”。其他選項保持默認。e）運行首次填充分析。f）查看分析日志7.4填充分析綜合實例步驟4再次運行填充分析。a）復制方案“Toolboxhandle（filling1）”，命名為“Toolboxhandle（filling2）”。b）進行工藝設置。選擇“速度/壓力切換”方式為“由%充填體積”，輸入速度/壓力切換時的體積百分比為“99.01”%，保持其他設置不變。c）運行首次填充分析。7.4填充分析綜合實例步驟5填充分析結果評價。a）充填時間：計算得到一次成型的總注射量約為0.54+（0.81+14.9）×2=31.96cm3。根據步驟3d），注射速率55.2cm3/s。計算可得相應地注射時間約為31.96÷55.2≈0.58s。根據充填時間分析結果，完成充填所