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

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hybrid与hexa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tetra与pyramid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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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$ 和 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。

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。

2. 开始分析

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。

第三步，选择射出压缩成型。

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。

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。

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。

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或%）的多段设定能透过压缩时间或压缩距离的功能绘制。

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或%）多段设定能透过压缩时间或压缩距离的功能绘制。

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。

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。