1、華東交通大學華東交通大學肥皂盒模流分析實訓報告院系：機電工程學院專業：材料成型及控制工程班級：（模具）12-1班姓名：劉文波學號：20120310040325指導老師：匡唐清目錄第一章 三維造型1第二章 CAD doctor修復和簡化2第三章 網絡劃分和網絡修復3第四章 材料選擇和澆口位置分析5第五章 填充分析8第六章 澆注系統統和填充分析14第七章 冷卻系統分析和優化16第八章 保壓分析和優化20第九章 翹曲分析和優化23第十章 總結25第十一章 心得體會與課堂建議27 第一章 三維造型1.1、造型CAD圖紙利用UG制作零件的三維造型，外觀主要尺寸為長寬高（130*90*25mm），零件厚度

2、為2mm，大部分壁厚比較均勻，如圖1-1所示。圖1-1 零件三視圖1.2、三維建模通過建立草圖、拉伸、掃略、抽殼、替換面、修剪提、分割面、倒圓角等工具生成肥皂盒三維造型，如圖1-2所示。圖1-2 肥皂盒三維造型1.3、導出模型將制作好的造型以igs格式文件導出，準備導入到CAD doctor修復和簡化。第 1 頁第二章 CAD doctor修復和簡化2.1、導入模型把從UG導出的igs格式文件導入到CAD doctor中，切換到Translation狀態，然后對零件進行檢測。修補之前的模型如圖2-1所示。其中自由邊316條，自由邊環路71條。圖2-1 CAD修復之前模型2.2、修復模型對多余的

3、面和邊進行刪除，缺漏的邊和面進行修補。對自由邊、自由邊環路、自相交等進行修復簡化，修復之后的三維模型如圖2-2所示。其中自由邊0條，自由邊環路0條。圖2-2 CAD修復之后模型2.3、導出制件將修復之后的模型以udm格式導出，準備下一步的網格劃分。第 2 頁第三章 網格劃分和網格修復3.1、網格劃分根據零件的形狀和厚度，設置全局邊長，一般來說，網格單元邊長為壁厚的23倍。通過三種方案對比，選出比較合理的方案。方案1. 全局網格邊長為4.0mm，弦高0.1mm；方案2. 全局網格邊長為5.0mm，弦高0.1mm；方案3. 全局網格邊長為6.0mm，弦高0.1mm。圖3-1 三角形網格劃分3.2、

4、網格統計方案一經過分析得出，縱橫比較大，需要調整。匹配率為87.7%，連通區域為1，自由邊、重疊單元為0，多重邊為109。結果如圖3-2所示。方案二匹配率為92.8%，最大縱橫比7.1，自由邊，重疊單元為0，比較適合。方案三最大縱橫比為17.8%，匹配率有所下降，故這里選擇方案二。第 5 頁圖3-2 方案1診斷結果圖3-3 方案2診斷結果圖3-4 方案3診斷結果3.3、網格修復通過各網格的劃分比較，得出方案二的效果較好，選擇方案二做修復和簡化處理如下，再經過縫合、交換邊、插入節點等命令對產品進行修復。修復完成的結果如圖3-6 所示。其中三角形個數為6404個，縱橫比最大6.0，平均值2.01，

5、滿足要求。圖3-5 網格修復圖3-6 修復完成結果3.4、厚度診斷及修改結果如圖所示，平均厚度2mm，最厚處達到2.928mm，最薄處為1.244mm。需要對局部區域進行厚度修改。圖3-7 網格厚度診斷第四章 材料選擇和澆口位置分析4.1、材料選擇根據制件的結構、性能、用途等因素，參考模具設計與制造課本選擇材料。制件為殼體件肥皂盒，一般可以采用的材料有PP(聚丙烯)、PE（聚乙烯）等。由外光可以看出，外光比較好，且制品成型需要的流動性相對較高，綜合選擇Generic PP：Generic Default作為本殼體材料。材料的推薦工藝如圖4-1所示。圖4-1 材料選擇4.2、澆口位置分析澆口位置

6、分析有兩種方式，運用高級澆口定位器和澆口區域定位器找到合適的地方確定澆口位置。通過觀察與分析找到了最佳澆口區域為藍色和淡藍色處。圖4-2 最佳澆口位置圖4-3 澆口匹配根據流動阻力分析和結構分析，上圖澆口位置區域的流動阻力在填充時阻力較小，暫時確定澆口形式為點澆口和側澆口，后面再分析得出結論。方案一為直澆口，如圖4-4所示；方案二為側澆口，如圖4-5所示。圖4-4 直澆口圖4-5 側澆口4.3、快速填充第 1 頁第 5 頁圖4-6 充填時間圖4-7 速度壓力切換時的壓力圖4-8 流動前沿溫度圖4-9 達到頂出溫度的時間第 10 頁圖4-10 氣穴對比圖4-11 填充末端壓力圖4-12 熔接痕通

7、過以上詳細的對比，方案一氣穴相比方案二多三處，方案一末端壓力較方案二高6MPa，方案一有五處熔接痕，且在同一直線上。由此初步判斷方案二稍好一些。第五章 成型窗口和充填分析5.1、成型窗口5.1.1直澆口分析：圖5-1 參數設置圖5-2 質量成型窗口成型質量最大值為0.8823，此刻的時間為0.5265s,工藝設計參數除了注射機壓力改為140MPa,其余均采用默認參數，模具溫度區間為20-60 ，熔體溫度區間為220-260 。先參考日志參數再調節得出上圖的質量與溫度。模具/熔體溫度為40/240，如下圖所示。圖5-3 模具/熔體溫度注射時間最大為2.200s，最小為0.2s，這里取值1.0s。

8、圖5-4 最大壓力降由圖線可知直澆口方案最大壓力降為12.46Mpa，值比較小，滿足要求。圖5-5 最低流動前沿溫度最低流動前沿溫度為232.7，溫度的下降小于20，能保證良好的流動性能。圖5-6 最大剪切速率直澆口的最大剪切速率為5429.4/s，小于材料的允許剪切速率100000/s，符合允許要求。圖5-7 最大剪切應力從圖中看出，直澆口方案的最大剪切應力為0.1234MPa，處于比較小的值，材料所允許的最大應力值為0.25 MPa,方案符合所需條件。圖5-8 最長冷卻時間直澆口的最長冷卻時間為14.74s，符合要求。5.1.2 側澆口分析：圖5-9 質量成型窗口成型質量最大值為0.898

9、7，此刻的時間為0.6204s,工藝設計參數除了注射機壓力改為140MPa,其余均采用默認參數，模具溫度區間為20-60 ，熔體溫度區間為220-260 。先參考日志參數再調節得出上圖的質量與溫度。模具/熔體溫度為45/240。注射時間最大為2.26s，最小為0.2s，這里取值1.0s。圖5-10 區域成型窗口注射時間最大為2.26s，最小為0.2s，這里取值1.0s。圖5-11 最大壓力降由圖線可知直澆口方案最大壓力降為13.95Mpa，值比較小，滿足要求。圖5-12 最低流動前沿溫度最低流動前沿溫度為232.2，溫度的下降小于20，能保證良好的流動性能。圖5-13 最大剪切速率側澆口的最大

10、剪切速率為1747.2/s，小于材料的允許剪切速率100000/s，比直澆口具有更小的剪切速率，符合允許要求。圖5-14 最大剪切應力從圖中看出，側澆口方案的最大剪切應力為0.0900MPa，處于非常小的值，材料所允許的最大應力值為0.25 MPa,方案符合所需條件。圖5-15 最長冷卻時間直澆口的最長冷卻時間為15.42s，符合要求。總結：根據以上快速充填分析和成型窗口分析，為了使制件獲得更小的殘余應力和跟高的強度硬度，我們選擇側澆口方案，后面的分析都將以側澆口為分析對象。5.2、充填分析工藝參數 充填時間 模具溫度 熔體溫度方案 1.303s 46 240其余參數均采用默認值，別進行分析，

11、再找出差別比較大的參數圖組，得出下圖：a:填充時間 b：溫度壓力切換時的壓力 c：到達頂出溫度的時間d：總體溫度 e：壁上剪切應力 f：熔接痕a.b.c.d.e.f.圖5-16 充填分析結果從流動前沿溫度圖中可以看出溫度最高為245，從圖看出達到頂出溫度時間為17.80s，與設定時間20s足夠了。從圖中看出，存在有四處熔接痕，但數目不多，因此不會影響零件的整體質量，因此方案可行。第六章 澆注系統和填充分析6.1、澆注系統根據制品的結構和特征，如果為了提高生產效率，采取一模兩腔設計，如圖所示：圖6-1 一模兩腔側澆口主流道尺寸：圓錐形形狀始端直徑為3mm，末端直徑為6mm,長度為50mm ，屬性

12、類型為冷主流道。分流道尺寸：圓形尺寸直徑為4mm，長度為60mm，屬性類型為冷流道。澆口尺寸為矩形，長度為1.5mm，寬度為2mm，高度為1mm，兩腔之間澆口的距離為60mm，屬性為冷澆口。6.2、澆注系統填充分析由網格統計得制品的體積為：76.5437 cm，由成型窗口分析得充填時間：1.0s。得出流率為76.5437cm/s。模具的溫度為45，熔體由于澆口會有剪切升溫的影響，所以溫度應該由原來的245降低幾度，取240。進行分析如下：圖6-2 流動前沿溫度流動前沿溫度變化不大，仍然在240左右，其他參數也比較合理，說明此流道系統比較好，可以采用進行后續的分析。圖6-3填充時間圖6-4 速度

13、壓力切換時的壓力圖6-5 填充末端壓力圖6-6 注射位置處壓力6.3、澆注系統流道平衡分析設置如圖的參數，之后進行分析圖6-7 參數設置澆注系統總結：流動前沿溫度變化不大，仍然在240左右，其他參數也比較合理，說明此流道系統比較好，可以采用進行后續的分析。第七章 冷卻系統分析和優化7.1、冷卻系統構建冷卻系統可以采用兩種方法進行設計：方案一采用建模里面的冷卻系統向導直接構建。方案二采用手動設計，采用平移/復制節點節點構線網格劃分冷卻管鏡像來構建。 圖7-1 水管參數設計方案1 ：冷卻回路向導生成管路圖7-2 冷卻系統向導生成水管方案2 ：手動設計冷卻管路圖7-3 手動生成管道冷卻水管采用多段循

14、環進水，水管直徑取10mm,外部采用軟管連接。7.2、冷卻系統比較和選擇1）回路冷卻液溫度比較方案一： 向導生成管道 取IPC：20s、冷卻液：25方案二： 手動生成管道 取IPC：20s、冷卻液：25圖7-4方案一回路冷卻液溫度圖7-5 方案二回路冷卻液溫度從圖中看出兩種方案冷卻液溫升均不大，方案二效果較好一些。2）回路管壁溫度比較圖7-6方案一回路管壁溫度圖7-6 方案二回路管壁溫度從以上圖中看出，兩種方案的回路管壁溫度均升高的不是很多，方案1差值為2.76，方案2差值為3，均在5以內。3）冷卻液溫度情況比較方案1冷卻液通過回路，兩個水管冷卻液升高分別為1.4、1.6，值比較小，冷卻水路設

15、計比較合理。方案2冷卻液通過回路，四個水管冷卻液升高1.3度，差值已經很小了，冷卻水路設計很合理。 通過上面兩個方案比較可知，雖然方案1的冷卻效果也不錯，而方案2是經過自行設計優化之后的冷卻方案，冷卻效果更佳，這里我們選擇方案二。7.3、冷卻系統的優化a.b.c. 圖7-7 模具型芯溫表面度比較d.e.圖7-8 模具型腔表面溫度比較從上面的模具表面溫度圖7-7和圖7-8看，優化前的方案：模具溫度基本都在36以上，而由成型窗口得出的模具溫度為45，加上浮動溫度為365，則通過改變冷卻水的溫度改善。從優化方案看，模具溫度大部分處于455內，且動定模兩側溫度相差不大，符合制品的要求。第 1 頁圖7-

16、9 冷卻液溫度比較通過圖可知，優化后的冷卻液溫度升高0.7，遠低于優化前。第 22 頁圖7-10 零件溫度曲線比較從零件溫度曲線圖7-10看，從名義厚度-1到+1看，優化前方案溫度從45左右成直線比例上升到50左右，上下表面溫差不大。而從優化后的溫度曲線看，在-1到+1區間的溫度變化都是在很小的范圍，兩者制品冷卻效果都比較好，但優化后更佳。圖7-11 回路熱去除效率比較從回路熱去除效率圖7-11看，優化前后方案相差不大。 圖7-12達到頂出溫度時流道時間比較從達到頂出溫度時流道時間圖7-12看，優化前時間最大為29.56s，優化后時間為59.76s，優化后方案可以接受。總結：根據以上多項比較得

17、出優化后方案更符合制造的要求，且各方面的效果都較高，利用其進行后面的分析。第八章 保壓分析和優化8.1、保壓分析工藝設置如下：圖8-1 優化前冷卻+充填+保壓參數圖8-2 優化前保壓曲線圖8-3 優化前保壓曲線由查材料收縮屬性，由厚度得出材料的收縮范圍為:1.38%4.98%。圖8-4 材料體積收縮率優化前方案 優化后方案圖8-5 保壓后收縮率比較由圖得知優化后體積收縮率大部分都在1.38%到4.98%之間。優化前圖組得出所需數據圖如下： 圖8-6 壓力XY圖圖8-7 澆口達到凍結時間圖總結：由上面的圖8-6得出壓力在2.274s達到最大的20.91MPa，在16s時降為0MPa,取9s作為保

18、壓時間，由圖8-7看出澆口到達凝固時間為18.6s，所以得壓力降時間為10.1s。但經過后續多次優化之后各個時間調整為8.9s的保壓時間，5s卸壓到30MPa，6s卸壓到0MPa，保壓曲線調整如下：0.1到達最大保壓值40MPa，8.9s保壓時間5s卸壓到30MPa,6s卸壓到0MPa。從而得到保壓曲線如下圖所示：圖8-8 保壓壓力-時間保壓總結：經過保壓曲線調整后得出圖8-8結果圖。可以看出調整后的收縮幾乎都在材料允許范圍內（1.38%-4.98%），相比沒有優化要更好。第九章 翹曲分析和優化9.1、翹曲分析保壓完畢后進行最后一項分析：冷卻+充填+保壓+翹曲。設計翹曲分析的參數如下：圖9-1

19、 冷卻+充填+保壓+翹曲參數設置好參數后進行分析，得出的結果如下：圖9-2 變形，所有因素：變形從圖中看出總的翹曲變形量為0.1927mm，變形量比較小，再來分析產生變形的主要原因有哪些。圖9-3變形，所有因素：三維方向從圖中，由X/Y/Z三個方向比較分析來看，引起變形的方向為X/Y，而Z向影響很小，可以忽略。圖9-4 變形，所有因素：不同因素從圖中來看，經過（冷卻不均、收縮不均、取向因素）分析比較，可以得出結論，產生變形的主要因素是收縮不均，其他兩方面影響很小，可以忽略。總結：通過翹曲變形分析可知，產生變形的主導因素為X/Y軸向，而引起變形的原因為收縮不均，然而收縮不均產生于保壓階段，可以通

20、過優化保壓曲線來改善。9.2、翹曲優化通過調整保壓曲線進行優化，但由于此塑件翹曲變形量0.1927mm，變形量比較小，在可接受的范圍以內，是比較好的分析結果，雖然可以優化，但改善的量也不多，所以就不必再做優化，以此作為最優方案。第十章 總結該模型為殼體類零件，其尺寸信息為外觀主要尺寸為長寬高（130*90*25mm），主體壁厚為2.0mm，壁厚均勻，產品不是很大,制成一模兩腔。材料選用Generic PP：Generic Default材料。根據Moldflow分析，其工藝設置為模具溫度選用45，熔體溫度選用240，注射時間為1.0s，IPC時間為20s。 圖10-1 零件三視圖澆注系統設置如

21、圖所示：圖10-2 澆注系統主流道尺寸：圓錐形形狀始端直徑為3mm，末端直徑為6mm,長度為50mm ，屬性類型為冷主流道。分流道尺寸：圓形尺寸直徑為4mm，長度為60mm，屬性類型為冷流道。澆口尺寸為矩形，長度為1.5mm，寬度為2mm，高度為1mm，兩腔之間澆口的距離為60mm，屬性為冷澆口。冷卻系統設置如下所示，管道直徑為10mm，水路溫度為25,速率為4.2341it/min，其余設為默認。 圖10-3 冷卻液管道保壓翹曲優化曲線如下：圖10-4 保壓翹曲優化曲線 0.1到達最大保壓值40MPa，8.9s保壓時間5s卸壓到30MPa,6s卸壓到0MPa。 最終得到的收縮（1.38%-4

22、.98%）和翹曲（0.5以下）都在此材料制品的允許范圍內，達到要求。第十一章 心得體會與課堂建議自己動手作分析是一件富有成就的體驗，這次作業的收獲遠大于前面幾周學習所獲的總和，在自學方面，充分加強了自己動腦、自己查閱資料的積極性。完整的做完這次分析，真正體會Mold flow軟件的強悍。在導入CAD doctor中對產品做修復和簡化的時候，出現了很多的問題，這使我認識到，嚴禁的思維是非常重要的，而這種思維，必須從造型就開始，利用UG造型完后，應該以igs格式文件導出，可以將曲面和曲線不勾選，這樣導入CAD doctor做修復的時候會簡單很多。修復完成后的產品最后導入Mold flow進行網格劃

23、分，選擇合適的全局網格邊長，由于要進行翹曲分析，使其相互匹配率大于90%，連通性為1，無自由邊、折疊面、取向的問題，并利用合并節點、插入節點、交換邊等工具使最大縱橫比大部分在6以下，平均值在3以下。最后一定要進行厚度診斷，保證與實體厚度差別不是很大。在網格質量得到較高保證的情況下，之后的分析才能順利進行。對厚度不均的區域，可以進行適當的修改，但要保證產品不能變形。網格劃分完成后，再進行澆筑系統分析，利用澆口位置分析可以找出澆口位置，參照最佳澆口和結構得出合理的澆口。澆口可以選取幾種方案，最后進行比較，選出較為合適的澆口。利用成型窗口分析得出制品質量和充填時間，再由充填分析得出制品的熔接痕、剪切

24、應力、模具溫度等因素，制作多個方案進行對比選擇最佳方案。由前面的澆口位置創建創建澆注系統，澆注系統設計時由主流道、分流道、澆口組成，并且采用平衡流道分析得出優化的澆口尺寸。使每個型腔都能同一時間沖滿和保壓。這項分析也可以選擇幾種方案進行一一比較，得出合理的選擇。 澆口位置的選定，需要進行多輪的對比，分析，最后得出結論。選定澆口位置后，選擇材料，進行充填分析。若料流前鋒的速度不一致，即流動不平衡，則需更改澆口位置，并保證剪切速率和剪應力小于材料所允許值。此分析可確定最大注射壓力及最大鎖模力，為選擇注塑機提供依據。 澆口位置選定后，合理選擇澆口類型，建立澆注系統。之后進行流道平衡分析。對于流道平衡分析，不僅可以讓不平衡的流道系統平衡，也可設定目標壓力，改變流道尺寸，達到所需壓力值。進行流動分析前必須進行冷卻分析，因為冷卻系統對保壓有很大的影響。根據模型的形狀、厚度，選定幾種方案的冷卻水路，從中選取最佳冷卻系統。最佳冷卻結果應使模具溫度與目標溫度相差在正負10以內，冷卻水路不宜過長，離型芯、型腔的距離也不應過小，保證冷卻液升溫在2以內。設計冷卻水路時不應只考慮