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在CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展的今日,，我們幾乎可以對任何事情可能的結(jié)果做出某種程度的預(yù)測,。對于注塑成型而言，當(dāng)然也可以借助模流分析軟件,，在切割金屬前做出些預(yù)判,。降低因設(shè)計不當(dāng)而造成的損失。 在CAE技術(shù)蓬勃發(fā)展的今日,，我們幾乎可以對任何事情可能的結(jié)果做出某種程度的預(yù)測,。對于注塑成型而言，當(dāng)然也可以借助模流分析軟件,，在切割金屬前做出些預(yù)判,。降低因設(shè)計不當(dāng)而造成的損失。在過去的30年里,，模流仿真技術(shù)取得了長足的進(jìn)步,。但是即便是在今天，也需要對模流仿真軟件操作 注塑工藝 模具設(shè)計 材料特性等要素都了解的分析人士才能做出貼合實際的仿真結(jié)果,。模流分析的過程不是一個簡單的軟件操作流程,，而是一個系統(tǒng)工程的結(jié)果。模流仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于如下七大主要的因素,，分別為：網(wǎng)格 算法 材料特性 模具設(shè)計 注塑機 工藝過程與用戶 分析類型
首先,，我們必須定義什么是網(wǎng)格以及它的工作原理,。一個簡單的描述方法是將一個 1”x 1”x 1”立方體投入軟件中,，僅對單一實體執(zhí)行算法。更進(jìn)一步的問題是,，立方體未被分割成足夠小的單元以實現(xiàn)高精度,。為了提高精度，我們必須將立方體分割成更小的單元,。當(dāng)立方體被分割成更小的單元時（如圖 1 所示）,，我們就能夠極大地提高精度,，因為軟件現(xiàn)在是對27個獨立組件而不是對單個實體執(zhí)行計算。
創(chuàng)建網(wǎng)格時,，我們需要在精確程度與所需時間上找到平衡,。大多數(shù)情況下，擁有500,000個網(wǎng)格的單元可以在數(shù)小時得到結(jié)果,，如有12,000,000 個網(wǎng)格則大約需要36個小時才能完成,。以圖2中的例子Design Pod為例，其分析結(jié)果大概耗費了6個小時,。實際計算時間主要基于可用的CPU算力,，如果使用算力更強的云計算，計算時間可以顯著降低,。
圖2 1,500,000個網(wǎng)格的產(chǎn)品分析需要約6個小時
圖 3 顯示了Design Pod厚度范圍內(nèi)的層,。這些對于在仿真中實現(xiàn)更高的精度至關(guān)重要，它能預(yù)測冷卻過程中出現(xiàn)的尺寸變化,。由于在生產(chǎn)過程中塑料會與較冷的模具直接接觸,，塑料溫度會迅速下降。注塑件的冷卻層很快形成,，傳熱速率隨著冷卻層厚度的變化而急劇變化,，會直接影響例如注塑件的壓力梯度、收縮率和尺寸等,。
在模流軟件中,，有大量并行進(jìn)行的計算，以提供準(zhǔn)確的仿真結(jié)果,。其中包括（但不限于）壓力,、溫度和速度等計算。圖4 是一個相對簡單的,，不考慮所有質(zhì)量要求的冷卻評估仿真結(jié)果,。 
相關(guān)變量的含義為：
Cp : 對于給定質(zhì)量的材料，提高單位溫度所需要的熱量,；λ: 材料導(dǎo)熱能力,；ρ: 密度；h : 壁厚,；t : 時間,；T : 溫度。 我們必須理解在整個分析過程中,，對同一個單元軟件將會執(zhí)行多個方程求解,。當(dāng)零件繼續(xù)冷卻時，冷卻層變得越來越厚，其傳遞熱量的能力也變得越來越困難,。 對不同壓力,、速度和溫度下的材料行為了解得越多，分析結(jié)果就會越好,。影響分析精度的材料特性有數(shù)百種,，而在市場上有數(shù)十萬種材料。因此,，模擬軟件中不一定總是有你所需要的成型材料參數(shù),。一般來說，我們的TZERO?團(tuán)隊在做一個項目時使用哪個模流分析軟件,，在很大程度上取決于這個軟件是否有我需要的材料,。目前在RJG的全球分析中心，有Moldflow, Sigma和Moldex3D三款模流分析軟件的License,。 具有完全特征的材料是指軟件對包含全部添加劑的所有數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行過測試的材料,。如果沒有考慮如著色劑、助滑劑,、熱穩(wěn)定劑等添加劑,，分析的精度將會降低。有時候,，并非所有要求的測試都將被執(zhí)行,，軟件公司將從樹脂的基本系列中添加通用值。并不是說這種做法不可取,，但這樣得到的結(jié)果有可能使得最終的分析結(jié)果出現(xiàn)較大的偏差,。
分析人員常常使用節(jié)點來表示澆口位置，但這種做法有明顯的缺點,。這樣做不能完全復(fù)制材料從注塑機噴嘴到型腔末端的流動路徑,。包含流道系統(tǒng)的模流分析結(jié)果能夠得到更高的仿真精度，如圖6所示,。
如果沒有流道系統(tǒng),，將很難預(yù)測塑料在流動過程中的壓力損失，從而容易產(chǎn)生壓力受限的工藝,，以及得到比預(yù)測收縮率收縮更大的零件,。熱流道系統(tǒng)澆口插入幾何圖形中缺少小細(xì)節(jié)可能會對結(jié)果產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。就像成型工藝中大多數(shù)其他方面一樣,，沒有任何一條規(guī)則是放之四海而皆準(zhǔn)的,。在很多情況下需要做模擬分析，但是卻沒有可用的模具設(shè)計,。在這種情況下,，用戶必須熟悉模具的設(shè)計與制造的相關(guān)知識。一般來說,，一套模具需要在多臺不同的注塑機上生產(chǎn),，這樣才能提高注塑廠的OEE和運行效率。在運行模流分析的時候,，絕大多數(shù)模具都必須在特定的一組參數(shù)范圍之內(nèi)運行,。以Design Pod產(chǎn)品為例，我們需要收集影響模具/機器匹配的相關(guān)變量,。收集每一臺后續(xù)可能會用到的機器的數(shù)據(jù),，然后針對能力最弱的機器設(shè)計模具和工藝。下列表I以黃色高亮顯示的就是能力最弱的機臺,。
如果分析人員沒有考慮到這一點,，注塑機就可能無法按所報價給客戶的周期時間、廢品率或質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)零件,。這將會降低注塑廠的盈利能力和交付能力,。除了注塑機參數(shù)外，模擬用戶還必須為注塑工藝人員提供每組冷卻水路所需的流量,，以確保虛擬結(jié)果和現(xiàn)實生產(chǎn)之間能夠相互復(fù)制,。在模流分析的過程中，一般模擬軟件會默認(rèn)輸入一些參數(shù),，但其中一些值必須由分析人員手動輸入,。大多數(shù)情況下，軟件會默認(rèn)將熔體和模具溫度設(shè)為平均值,。但是,，我們應(yīng)該如何確定填充速度、保壓壓力等參數(shù)呢,？型腔的填充速度取決于所需的零件質(zhì)量,。在某些情況下，比如薄壁零件,，流速必須非?？觳拍艽_保在產(chǎn)品凍結(jié)之前充滿型腔。在其他情況下,，例如透鏡成型,，流速要求卻是相反的，要幾乎使壁凍結(jié),，但不完全凍結(jié),。這是由于填充階段對材料施加的應(yīng)力所致。對于透鏡產(chǎn)品來說,，我們必須盡可能地降低應(yīng)力,，以確保透鏡的性能能夠滿足應(yīng)用要求。除了針對透鏡的低流速外，熔體和模具溫度通常會隨著保壓壓力的增加而升高,。這些參數(shù)能夠確保鏡片性能不會受到負(fù)面影響,。軟件有時可以幫助我們選擇合適的澆口。但是,，當(dāng)前軟件的能力還能夠幫我們選擇產(chǎn)品功能或尺寸對工藝較為敏感的制件的澆口,。所以，分析人員必須了解如何解釋圖紙以及與市場部通力合作,，以便知道應(yīng)該將澆口安排在什么位置,。除此之外，還需要了解如何通過標(biāo)準(zhǔn)水路,、導(dǎo)流板,、擾流板或熱管等知識，總之在模具中合理安排冷卻管路需要廣泛的知識,。對于 Design Pod（圖 7）,，壁厚極薄的區(qū)域說明需要采用高填充速度，以確保在壁凍結(jié)與形成短射之前能夠充滿型腔,。
對于標(biāo)準(zhǔn)的模流分析而言,，一般需要運行四種不同類型的分析，每種分析都有數(shù)百個結(jié)果,。第一種類型是填充分析,，這種分析將顯示諸如剪切加熱、剪切速率,、剪切應(yīng)力,、包風(fēng)、縫合/熔合線,、鎖模力和注射壓力等信息,。然后是保壓分析，這一分析會提供鎖模力,、澆口密封,、潛在收縮以及氣孔等信息。冷卻分析則基于壁厚和材料截面（金屬和塑料）以及冷卻水路布置來預(yù)估總周期時間,。翹曲是大多數(shù)塑料成型件的固有特性,。翹曲分析預(yù)估的是和翹曲相關(guān)的結(jié)果。
通過以上內(nèi)容,，我們了解了有關(guān)模擬精度的方方面面,，我們來簡單回顧一下。通過模擬功能包,，RJG有能力根據(jù)正確的傳感器位置創(chuàng)建模板,，并在 eDART?系統(tǒng)內(nèi)生成型腔壓力曲線,。我們從模擬軟件中獲取輸入并將這些輸入直接放入注塑機以評估預(yù)測與現(xiàn)實之間存在的差異。在下圖9中,，我們可以看見虛線是模擬模板,，而實線是實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的型腔壓力曲線。
填充時間在預(yù)測值的0.05秒以內(nèi),，型腔末端的型腔壓力峰值和模擬結(jié)果相比僅偏差300 PSIp?，F(xiàn)實和預(yù)測的冷卻速度的差異是模擬軟件仍需提升的方向,。深入了解這七大個變量是如何相互作用的能夠極大地提高模擬的效率與價值,。在實際模擬過程中，不能忽略這七大變量的任何一個,，不然模擬報告很可能只能停留在理論,，而與現(xiàn)實脫節(jié)。
更多關(guān)于如何讓模流分析結(jié)果貼近現(xiàn)實的案例和方法,，請垂詢RJG中國公司張先生(186 2800 1953),。
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