2018年moldex3d中國(guó)區(qū)用戶大會(huì)moldex3d用于壓力泵組件開(kāi)發(fā),優(yōu)化真圓度案例解析

1、壓力泵壓力組件-2288左右蓋產(chǎn)品內(nèi)螺紋真圓度改善分析與應(yīng)用,報(bào)告大綱(參考項(xiàng)目),用戶介紹用戶公司/單位介紹產(chǎn)品背景產(chǎn)品/制程發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前挑戰(zhàn)/問(wèn)題預(yù)期達(dá)成目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)品及模具開(kāi)發(fā)流程與分工介紹產(chǎn)品規(guī)格材料流道配置冷卻水路設(shè)計(jì)成形條件,模流分析應(yīng)用過(guò)程分析方法及過(guò)程分析結(jié)果結(jié)論及未來(lái)應(yīng)用總結(jié)未來(lái)應(yīng)用及研究發(fā)展,公司介紹,公司Logo,廈門(mén)建霖健康家居股份有限公司建霖集團(tuán)始創(chuàng)于1978年，是全球

2、頂級(jí)的健康家居設(shè)計(jì)及制造商公司立足于健康家居產(chǎn)業(yè)，擁有強(qiáng)大的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及客戶服務(wù)能力；產(chǎn)品涵蓋廚衛(wèi)、凈水、空氣凈化、暖通、照護(hù)系統(tǒng)等整套健康家居產(chǎn)品；產(chǎn)品銷(xiāo)售深耕美國(guó)、遍布全球，與眾多知名國(guó)際品牌建立了長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作關(guān)系在表面處理技術(shù)、高分子復(fù)合材料進(jìn)行磁控濺射鍍項(xiàng)目、凈水技術(shù)、水質(zhì)檢測(cè)、材料性能分析等技術(shù)項(xiàng)目上構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研合作通道，全面提升研究開(kāi)發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新等綜合研發(fā)實(shí)力，提供給客戶更大的價(jià)值,產(chǎn)品背景,該產(chǎn)品當(dāng)前的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)趨

3、勢(shì)該產(chǎn)品為壓力泵組件中的功能核心部件；功能要求高。1）整組耐靜壓0.1-1Mpa，靜置5分鐘無(wú)漏水；2）整組耐動(dòng)壓0.05-0.6Mpa，測(cè)試5分鐘無(wú)漏水；3）整組產(chǎn)品通過(guò)400Psi/60秒的瞬間爆破壓測(cè)試，無(wú)任何失效；4）整組產(chǎn)品通過(guò)300Psi/30秒的靜壓測(cè)試，無(wú)任何失效。所以產(chǎn)品采用的材料為PP+30%GFPP+30%GF玻纖增強(qiáng)聚丙烯 玻纖含量30 %聚丙烯通過(guò)玻纖增強(qiáng)后，機(jī)械性能、耐蠕變性和尺寸穩(wěn)定性得以提高。 P

4、P+30%GF具有很好的耐低溫性能和較高的沖擊強(qiáng)度， PP+30%GF的耐熱性、剛性更佳。由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與材料玻璃纖維的取向問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品真圓度偏差過(guò)大，密封尺寸與螺紋連接強(qiáng)度不夠，最終導(dǎo)致產(chǎn)品功能測(cè)試不合格,產(chǎn)品背景,螺紋與密封尺寸的真圓度超差達(dá)不到要求，理論要求0.4mm，實(shí)際達(dá)到2 mm 。螺紋的真圓度超差會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的螺絲聯(lián)接時(shí)，會(huì)局部接觸得多，壁部接觸不足，造成應(yīng)力集中。在最終的爆破壓測(cè)試中產(chǎn)品爆炸失效。密封尺寸的

5、真圓度超差會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品與密封圈的接觸不均，整周的壓縮量不一致。在功能測(cè)試中會(huì)滲水漏氣，無(wú)法進(jìn)行其它測(cè)試。尺寸的真圓度失真可以借由模具橢圓來(lái)補(bǔ)償，但是內(nèi)螺紋的真圓度失真卻無(wú)法用模具橢圓來(lái)補(bǔ)償，只剩下注塑工藝和澆口上的改善來(lái)決解,挑戰(zhàn)及解決方案,,挑戰(zhàn)及解決方案,目標(biāo)改善產(chǎn)品真圓度到0.6mm，減小產(chǎn)品的變形問(wèn)題減少修模與試模次數(shù)，提高修模質(zhì)量預(yù)期效益Y軸方向變形量改善 70%;真圓度由原來(lái)的2mm改善到接近于0.6mm,目標(biāo),

6、PART III: 產(chǎn)品介紹,產(chǎn)品及模具開(kāi)發(fā)流程與分工介紹,,Part Design Review,CAE Simulation,Tooling design Review,模具制做,TN試模模具檢討,CAE Simulation,試產(chǎn)結(jié)案,提交PPAP,模具修模 TN+1試模,YES,NO,YES,YES,NO,YES,YES,YES,NO,YES,NO,產(chǎn)品,產(chǎn)品件名稱(chēng):例如：壓力桶左蓋產(chǎn)品尺寸長(zhǎng)： 167 m

7、m寬： 155mm高： 95 mm厚度： 6.5mm網(wǎng)格模型網(wǎng)格型態(tài) BLM Solid Mesh 總網(wǎng)格數(shù) 385843,請(qǐng)?zhí)峁?shí)際產(chǎn)品的圖片,材料分析,,流道配置,原始澆口配置,冷卻水路設(shè)計(jì),,范例：請(qǐng)展示產(chǎn)品的水路設(shè)計(jì),成型條件,充填時(shí)間： 3sec保壓時(shí)間： 6sec熔膠溫度：230 °C模具溫度： 55°C,成型工藝,,成型工藝,,PART IV: 模流分析應(yīng)用,1.1、現(xiàn)

8、有產(chǎn)品分析與結(jié)論,對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量,結(jié)論：產(chǎn)品上下，左右倆個(gè)方向的大小值在2.0mm左右,產(chǎn)品圖紙要求,1.2、對(duì)產(chǎn)品真圓度做要因分析圖,由注塑工程師召開(kāi)分析會(huì)議，邀請(qǐng)研發(fā)工程師、CAE工程師與評(píng)審高工組成專(zhuān)案小組進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,影響真圓度,材 料,成型工藝,模具問(wèn)題,產(chǎn)品結(jié)構(gòu),纖維取向,保壓壓力,保壓時(shí)間,模具溫度,速度,倆側(cè)孔不對(duì)稱(chēng),澆口位置,壁厚均衡,澆口太小,料溫,1.3、真圓度改善方向確認(rèn),材 料,成型工藝,模具問(wèn)題,產(chǎn)品

9、結(jié)構(gòu),,對(duì)主要問(wèn)題進(jìn)行篩選，確認(rèn)改善方程,纖維取向,變更材料,真圓度,問(wèn)題,對(duì)策,澆口位置,,壁厚均衡,倆側(cè)孔不對(duì)稱(chēng),,在不對(duì)稱(chēng)的倆側(cè)增加膠位，改變料流流動(dòng)與位置。用CAE先行分析驗(yàn)證,對(duì)策,變更位置根據(jù)變形與纖維取向做多個(gè)不同位置進(jìn)行CAE模擬驗(yàn)證,,保壓壓力,保壓時(shí)間,,重新編寫(xiě)試模測(cè)劃，與換料重新上模驗(yàn)證一次,1.4、真圓度改善方向確認(rèn),專(zhuān)案組對(duì)討論的結(jié)果一致認(rèn)為： 1，產(chǎn)品材料纖維配向?qū)Ξa(chǎn)品最終變形有著重要的影響

10、 2，產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)與料流走向，最后收縮內(nèi)應(yīng)力也對(duì)產(chǎn)品最后變形起關(guān)鍵作用。 對(duì)策： 1，換材料，用不帶纖維的材料打樣出來(lái)分析出，纖維對(duì)變形的影響因子占比是多少（但是即使真圓度符合要求，因其強(qiáng)度不夠也是不能夠替代現(xiàn)有材料） 2，再次驗(yàn)證多種注塑工藝，盡可能找出既經(jīng)濟(jì)又合尺寸的工藝。 前倆項(xiàng)由注塑工程師，評(píng)審高工負(fù)責(zé)進(jìn)行驗(yàn)證

11、3，利用CAE進(jìn)行澆口位置模擬，找出最佳位置 4，利用CAE技術(shù)進(jìn)行模擬，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)膠位，尋找改善的辦法 后倆項(xiàng)由CAE工程師與研發(fā)工程師，評(píng)審高工負(fù)責(zé)進(jìn)行,,,2.1 原始設(shè)計(jì)分析結(jié)果（PA66+30%GF）,流動(dòng)波前最后形成夾角,分析：從以上二圖可以發(fā)現(xiàn)，料流末端集中在一邊，不平衡現(xiàn)象比較嚴(yán)重,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前位置,2.1 原始設(shè)計(jì)分析結(jié)果,利用現(xiàn)有的成熟的工藝在CAE軟件中進(jìn)行

12、模擬翹曲分析，纖維配向得到原始數(shù)據(jù)，以便做為后續(xù)方安進(jìn)行對(duì)比,分析：從以上二圖可以發(fā)現(xiàn)，纖維方向與最大變形位置呈現(xiàn)90度角,最大變形位置3.2,纖維取向方向位移3.1,2.1 原始設(shè)計(jì)分析結(jié)果,,運(yùn)用Moldex3D軟件進(jìn)行真圓度分析，原始的真圓度值為2.174,2.2 首先:變更材料與變更澆口位置（改變?yōu)镻A66）,分析：從以上二圖可以發(fā)現(xiàn)，料流末端集中在一邊，不平衡現(xiàn)象比原始量更嚴(yán)重。說(shuō)明澆口的影響是負(fù)向的,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前

13、位置,方案1,澆口位置,驗(yàn)證：纖維配向的重要性,2.2 首先:變更材料與變更澆口位置（改變?yōu)镻A66）,分析：從以上二圖與原始圖形對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維方向大致是相同的，最大變形位置則有一些改變。倆都的數(shù)值都有變小，說(shuō)明加纖維造成的纖維配向?qū)ψ罱K變形起著關(guān)鍵作用；澆口位置，與料流最后位置對(duì)產(chǎn)品變形的影響并不能排除,最大變形位置與數(shù)值也變小1.2-1.3,纖維取向值變得輕微0.5,方案1,驗(yàn)證：纖維配向的重要性,2.2 變更材料與變更澆口位置（改

14、變?yōu)镻A66）,運(yùn)用Moldex3D軟件進(jìn)行真圓度分析，原始的真圓度值為2.117。與原始并沒(méi)有太多改善。也不能明顯區(qū)分纖維配向與澆口的影響各占比,方案1,驗(yàn)證：纖維配向的重要性,2.3 變更材料產(chǎn)加筋條進(jìn)行模擬（PA66+50%GF）,分析：從以上兩圖與原始圖形對(duì)比發(fā)現(xiàn)，料流有一些變化，有加筋條后，比較勻衡。說(shuō)明產(chǎn)品加筋條也起到作用。,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前位置,倆側(cè)加膠，改材料,方案2,驗(yàn)證：纖維越多，取向變形越大,2.3 變更

15、材料與加筋條進(jìn)行模擬（PA66+50%GF）,分析：從以上2圖與原始圖形對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維配向與最大變形位置基本一致。整體的真圓度變大。,變形值2.9,方案2,驗(yàn)證：纖維越多，取向變形越大,纖維配向數(shù)值2.3,2.4 產(chǎn)品加筋條進(jìn)行模擬（PA66+30%GF）,,位置A倆側(cè)加膠,分析：此方案與原始，方案二，進(jìn)行比較，料流最后波前位置有了改變。,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前位置,方案3,驗(yàn)證：A處加膠，料流對(duì)變形的影響,2.4 變更產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行模

16、擬,,分析：從以上兩圖與方案2對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維方向是相同的，最大變形位置與是一樣的。整體的真圓度變得更大，,方案3,此位置的加膠造成的變形更大,驗(yàn)證：A處加膠，料流對(duì)變形的影響,2.5：產(chǎn)品加膠進(jìn)行模擬,,在位置B倆邊加膠,分析：從以上兩圖與方案三對(duì)比發(fā)現(xiàn)，流動(dòng)波前倆都基本相同。,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前位置,方案四,驗(yàn)證：B處加膠，料流對(duì)變形的影響,2.5產(chǎn)品加膠進(jìn)行模擬,,分析：從以上兩圖與方案3對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維方向是相同的，最大變形位

17、置則變得有些不規(guī)律。整體的真圓度得到改善。說(shuō)明B處加膠效果優(yōu)于A處,真圓度得到改善1.8,方案4,纖維配向1.9,驗(yàn)證：B處加膠，料流對(duì)變形的影響,2.6 變更流道位置1進(jìn)行模擬,,分析：從以上三圖與原始圖形對(duì)比發(fā)現(xiàn)，流動(dòng)波前有了很大改善，銳角變成鈍角。,位置變更A,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前位置,方案5,驗(yàn)證：A處澆口，料流變化對(duì)變形的影響,2.6 變更流道位置1進(jìn)行模擬,分析：從以上三圖與原始圖形對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維方向出現(xiàn)了分化，在倆個(gè)

18、位置出現(xiàn)最大。最大變形位置與原始是一樣的。最后料流熔接也得到改善，整體的真圓度變小了，說(shuō)明澆口位置導(dǎo)致料流改變，從而對(duì)產(chǎn)品變形也產(chǎn)生影響，而且結(jié)果是向著好的方向改變。,方案5,配向新增一處，最大1.68,變形變小1.8,驗(yàn)證：A處澆口，料流變化對(duì)變形的影響,2.6 變更流道位置1進(jìn)行模擬,,運(yùn)用Moldex3D軟件進(jìn)行真圓度分析，改變澆口1的真圓度值為0.95,方案5,驗(yàn)證：A處澆口，料流變化對(duì)變形的影響,2.7 變更流道位置2進(jìn)行

19、模擬,,分析：料流的流動(dòng)波前變得窄平，沒(méi)有形成夾角,最后料流更為均勻,位置變更B,方案六,驗(yàn)證：B處澆口，料流變化對(duì)變形的影響,2.7 變更流道位置2進(jìn)行模擬,分析：從以上兩圖與第一次澆口對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維方向出現(xiàn)了更復(fù)雜的分化，在四個(gè)方向都出現(xiàn)了紅色，最大的位置由下變改變到了下面。變形位移整體更為均勻。整體的真圓度變得更小了，說(shuō)明澆口位置改變對(duì)產(chǎn)品真圓度的改善非常大。,四個(gè)方向位置都有出現(xiàn)，數(shù)值也最小0.9,方案六,整周比較均勻,數(shù)值也

20、最小0.9,驗(yàn)證：B處澆口，料流變化對(duì)變形的影響,2.7變更流道位置2進(jìn)行模擬,,運(yùn)用Moldex3D軟件進(jìn)行真圓度分析，改變澆口1的真圓度值為0.615。這個(gè)數(shù)值已以可以得到滿足實(shí)際要求,方案六,驗(yàn)證：B處澆口，料流變化對(duì)變形的影響,2.8 變更流道位置與加筋同時(shí)模擬,,分析：流動(dòng)波前的平窄與方案六還要好，說(shuō)明了改澆口與加筋條倆都一起作用，使料流得在平衡改善。說(shuō)明膠口的作用比加膠的效果大,位置變更1,90%時(shí)料流末端流動(dòng)波前位置,方

21、案七,驗(yàn)證：查看B處澆口與A加筋條的效果,最后：變更流道位置與加筋同時(shí)模擬,,分析：從以上2圖與方案六圖形對(duì)比發(fā)現(xiàn)，纖維方向出現(xiàn)在上下倆側(cè)，最大變形位置與纖維配向一致。整體的真圓度與方案六基本一樣。,方案七,變形量在1.7,驗(yàn)證：查看B處澆口與A加筋條的效果,纖維配向1.8,原始澆口改變后的真圓度數(shù)據(jù)對(duì)比,原始,修改1,總位移,總位移,真圓度2.117,真圓度2.174,改料與改澆口并行,修改2,總位移,真圓度0.95,修改3,總位移,

22、真圓度0.651,改澆口1,原始澆口改變后的真圓度數(shù)據(jù)對(duì)比,改澆口2,結(jié)論：最終改模后，實(shí)際量測(cè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù),,最后方案6與方案7的效果是差不多的，從修模成本考慮。優(yōu)先選用方案六“改變澆口位置B”來(lái)執(zhí)行。,PART V: 結(jié)論及未來(lái)應(yīng)用,結(jié)論,運(yùn)用Moldex3D平臺(tái)，進(jìn)行CAE技術(shù)模擬的有效性是可靠的。在本案中對(duì)澆口位置的改變，產(chǎn)品膠位的變化后進(jìn)行虛擬的改模驗(yàn)證，反映出料流末端變化，變形，翹曲變動(dòng)。與后來(lái)實(shí)際改模后，得出來(lái)的結(jié)果是非常