1、2021-12-19大眾產品項目組MODEL-F專題1MoldFlow使用經驗使用經驗朱浩峰2008年12月27日一、概述一、概述分析流程分析流程一、概述一、概述分析流程分析流程估計目前估計目前MoldflowMoldflow軟件還是屬單軟件還是屬單cpucpu運行的軟件，沒有對多運行的軟件，沒有對多cpucpu做優化，做優化，所以其在多所以其在多cpucpu環境下也只能利用一個環境下也只能利用一個cpucpu的資源，無法再利用其他的資源，無法再利用其他cpucpu的資源；但多內核也可以多開幾個窗口，幾個方案一起分析的資源；但多內核也可以多開幾個窗口，幾個方案一起分析1 1、Moldflow

2、Plastic Advisers(Moldflow Plastic Advisers(塑件顧問系列塑件顧問系列) )The Moldflow Part Adviser(塑件顧問)塑件顧問使制件設計者在產品初始設計階段就注意到產品的工藝性，并指出容易發生的問題。制件設計者可以了解到如何改變壁厚、制件形狀、澆口位置和材料選擇來提高制件工藝性。塑件顧問提供了關于熔接痕位置、困氣、流動時間、壓力和溫度分布的準確信息。The Moldflow Mold Adviser( 模具顧問)它可以設計澆注系統并進行澆注系統平衡、可以計算注塑周期、鎖模力和注射體積?？梢越涡颓幌到y或多型腔系統模具。Mold Ad

3、viser ( Part Adviser 的升級產品)主要特征和優點:分析主流道、分流道和澆口計算注塑周期、鎖模力、注塑量自動幾何造型工具2 2、Moldflow Plastic Insight(MPI)Moldflow Plastic Insight(MPI)1.集成的用戶界面2.CAE模型的獲取3.分析功能簡介3 3、Moldflow Plastic Xpert (MPXMoldflow Plastic Xpert (MPXMoldflowMoldflow注塑專家注塑專家) )MPX是專門為優化注塑生產過程而設計的。MPX提供非常實用的功能如自動試模、工藝優化、制件質量的自動監控和調整。它

4、用系統化的技術取代了傳統的試模并消除了因生產條件的不穩定而導致的廢品。MPX有三個模塊:Setup Xpert(試模專家)Moldspace Xpert(工藝專家)Production Xpert(注塑專家)一、概述一、概述分析流程分析流程MPAMPA可以理解為可以理解為 “簡易的快速的簡易的快速的” MPI” MPI。 MPAMPA分析內容少，算法進行了簡化，分析速度分析內容少，算法進行了簡化，分析速度快?？臁PAMPA的結果準確性還可以，與的結果準確性還可以，與MPIMPI基本上一基本上一致，只是少一點而已。致，只是少一點而已。 mpa(moldflow plastics adviser

5、s)mpa(moldflow plastics advisers)包括了包括了part advisers part advisers 和和 mold advisersmold advisers兩部分提兩部分提供注塑成型過程中的分析?？商峁┤缦路治觥９┳⑺艹尚瓦^程中的分析?？商峁┤缦路治?。 產品結構是否合理產品結構是否合理 怎樣選擇合適的注塑材料怎樣選擇合適的注塑材料 怎樣確定合理的澆口位置怎樣確定合理的澆口位置 澆口位置自動優化澆口位置自動優化 預測熔接痕位置預測熔接痕位置 模具型腔是否充滿模具型腔是否充滿 最終制品的質量如何最終制品的質量如何 怎樣選擇合適的注塑機怎樣選擇合適的注塑機 縮痕分

6、析縮痕分析 成本顧問成本顧問 等分析項。由于沒有冷卻的支持部分分析結果等分析項。由于沒有冷卻的支持部分分析結果和實際有較大出入。能和多數和實際有較大出入。能和多數CADCAD軟件相鉛合軟件相鉛合。MPIMPI才是才是MoldflowMoldflow的旗艦產品的旗艦產品。 MPIMPI（moldflow plastics moldflow plastics insight)insight)支持多種現有的多種支持多種現有的多種塑料的成型分析。如壓注、注塑料的成型分析。如壓注、注塑、氣輔成型、芯片包裹、熱塑、氣輔成型、芯片包裹、熱固性材料成型等。由于需對模固性材料成型等。由于需對模型進行有限元網格的

7、處理。對型進行有限元網格的處理。對于復雜的產品前期處理會較麻于復雜的產品前期處理會較麻煩一些。煩一些。 在分析結果上。不僅提供了各在分析結果上。不僅提供了各相與冷卻相對應的分析還提供相與冷卻相對應的分析還提供如翹曲變形量。分子取向、玻如翹曲變形量。分子取向、玻纖取向等眾多對產品設計、模纖取向等眾多對產品設計、模具設計、工藝等具有重要參考具設計、工藝等具有重要參考價值的數值價值的數值MPAMPA和和MPIMPI的區別以及各自的應用的區別以及各自的應用一、概述一、概述分析流程分析流程中面流技術 中面流技術的應用始于20世紀80年代。其數值方法主要采用基于中面的有限元/有限差分/控制體積法。所謂中面

8、是需要用戶提取的位于模具型腔面和型芯中間的層面，其模擬過程如圖1所示。 基于中面流技術的注塑流動模擬軟件應用的時間最長、范圍也最廣，其典型代表如國外Moldflow公司的MF軟件、原ACTech公司（被Moldflow公司并購）的CMold軟件，國內華中科技大學國家模具技術國家重點試驗室的HSCAEF3.0軟件。實踐表明，基于中面流技術的注塑成型流動軟件在應用中具有很大的局限性，具體表現為：(1)用戶必須構造出中面模型，采用手工操作直接由實體/表面模型構造中面模型十分困難；(2)獨立開發的注塑成型流動模擬軟件(如上述的MF、CMold和HSCAEF3.0軟件)造型功能較差，根據產品模型構造中面

9、往往需要花費大量的時間；(3)由于注塑產品的千變萬化，由產品模型直接生成中面模型的CAD軟件的成功率不高、覆蓋面不廣；(4)由于CAD階段使用的產品模型和CAE階段使用的分析模型不統一，使二次建模不可避免，CAD與CAE系統的集成也無法實現。 由此可見，中面模型已經成為了注塑模CAD/CAE/CAM技術發展的瓶頸，采用實體/表面模型來取代中面模型勢在必然，在20世紀90年代后期基于雙面流技術的流動模擬軟件便應運而生。 簡單的辦法，導入MOLDFLOW用FUSION格式，在FUSION下進行簡單處理后，直接轉化成MIDPLANE 格式 一、概述一、概述分析流程分析流程雙面流技術 摒棄中面模型的最

10、直接辦法是采用三維有限元方法或三維有限差分方法來代替中面流技術中的二維有限元(流動方向)與一維有限差分(厚度方向)的耦合算法。三維流動模擬一直是當今塑料注射成型領域中的研究熱點，其技術難點多、經歷實踐考驗的時間短、計算量巨大、計算時間過長與中面流技術的簡明、久經考驗。計算量小、即算即得形成了鮮明的反差。在三維流動模擬技術舉步維艱的時刻，一種既保留中面流全部技術特點又基于實體/表面技術模型的注塑流動模擬新方法雙面流技術悄然問世。其商品化軟件的典型代表是我國華中科技大學模具技術國家重點實驗室的HSCAE 3DRF5.0 ，稱為三維真實感注塑成型流動分析系統以及澳大利亞MoldFlow公司的Part

11、 advisor，稱為注塑制品顧問。 所謂雙面流是指將模具型腔或制品在厚度方向上分成兩部分，有限元網格在型腔或制品的表面產生，而不是在中面。相應的，與基于中面的有限差分法是在中面兩側進行不同，厚度方向上的有限差分僅在表面內側進行。在流動過程中上下兩表面的塑料熔體同時并且協調的流動，其模擬過程如圖2所示。 顯然，雙面流技術所應用的原理與方法與中面流沒有本質上的差別，所不同的是雙面流采用了一系列相關的算法，將沿中面流動的單股熔體演變為沿上下表面協調流動的雙股流。由于上下表面處的網格無法一一對應，而且網格形狀、方位與大小也不可能完全對稱，如何將上下對應表面的熔體流動前沿所存在的差別控制在工程上所允許

12、的范圍內是實施雙面流技術的難點所在。 目前基于雙面流技術的注塑流動模擬軟件主要是接受三維實體/表面模型的STL文件格式。該格式記錄的是三維實體表面在經過離散后所生成的三角面片?，F在主流的CAD/CAM系統，如UG、Pro/E、SolidWorks、AutoCAD等，均可輸出STL格式文件。這就是說，用戶可借助于任何商品化的CAD/CAM系統生成所需制品的三維幾何模型的STL格式文件，流動模擬軟件可以自動將該STL文件轉化為有限元網格模型供注塑流動分析，這樣就大大減輕了用戶建模的負擔、降低了對用戶的技術要求，對用戶的培訓時間也由過去的數周縮短為幾小時。因此，基于雙面流技術的注塑流動模擬軟件問世時

13、間雖然只有短短數年，便在全世界擁有了龐大的用戶群，得到了廣大用戶的支持和好評。 雙面流技術具有明顯優點的同時也存在著明顯的缺點：分析數據的不完整。雙面流技術在模擬過程中雖然計算了每一流動前沿沿厚度方向的物理量，但并不能詳細地記錄下來。由于數據的不完整，造成了流動模擬與冷卻分析、應力分析、翹曲分析集成的困難。此外，熔體僅沿著上下表面流動，在厚度方向上未作任何處理，缺乏真實感。當在透明的模具型腔內作注塑流動時該缺點便暴露無遺。 一、概述一、概述分析流程分析流程實體流技術 從某種意義上講，雙面流技術只是一種從二維半數值分析(中面流)向三維數值分析(實體流)過渡的手段。要實現塑料注射制品的虛擬制造，必

14、須依靠實體流技術。 實體流技術在實現原理上仍與中面流技術相同，所不同的是數值分析方法有較大差別。在中面流技術中，由于制品的厚度遠小于其他兩個方向(常稱流動方向)的尺寸，塑料熔體的粘度大，可將熔體的充模流動視為擴展層流，于是熔體的厚度方向速度分量被忽略，并假定熔體中的壓力不沿厚度方向變化，這樣才能將三維流動問題分解為流動方向的二維問題和厚度方向的一維分析。流動方向的各待求量，如壓力與溫度等，用二維有限元法求解，而厚度方向的各待求量和時間變量等，用一維有限差分法求解。在求解過程中，有限元法與有限差分法交替進行，相互依賴。在實體流技術中熔體的厚度方向的速度分量不再被忽略，熔體的壓力隨厚度方向變化，這

15、時只能采用立體網格，依靠三維有限差分法或三維有限元法對熔體的充模流動進行數值分析。因此，與中面流或雙面流相比，基于實體流的注塑流動模擬軟件目前所存在的最大問題是計算量巨大、計算時間過長，諸如電視機外殼或洗衣機缸這樣的塑料制品，用現行軟件，在目前配置最好的微機上仍需要數百小時才能計算出一個方案。如此冗長的運行時間與虛擬制造的宗旨大相徑庭，塑料制品的虛擬制造是將制品設計與模具設計緊密結合在一起的協同設計，追求的是高質量、低成本和短周期。如何縮短實體流技術的運行時間是當前注塑成型計算機模擬領域的研究熱點和當務之急。由于高科技的迅猛發展和塑料工業的迫切需求,可以預見，滿足虛擬制造要求的三維注塑流動模擬

16、軟件會在近兩年內涌現。 一、前處理一、前處理UGUG環境接口環境接口分析流程分析流程UG moldflow UG moldflow 的操作流程的操作流程Ug(Ug(無法使用無法使用MPI): MPI): 安裝安裝Mpa 6.0 Mpa 6.0 修改修改UGII_ENV.DAT UGII_ENV.DAT UF_MF_PA_PATH=(MoldflowUF_MF_PA_PATH=(Moldflow安裝目錄安裝目錄)Moldflow Plastics Advisers 6.0bin )Moldflow Plastics Advisers 6.0bin UF_MF_PA_FACET_TOL=0.005

17、UF_MF_PA_FACET_TOL=0.005 環境變量環境變量 : :UF_MF_PA_PATH=(MoldflowUF_MF_PA_PATH=(Moldflow安裝目錄安裝目錄)Moldflow Plastics Advisers 6.0bin )Moldflow Plastics Advisers 6.0bin 啟動啟動UG-Application-Moldflow Part Adviser-UG-Application-Moldflow Part Adviser-選擇實體選擇實體-有有LicenseLicense錯誤提錯誤提示示- OK- OK兩次即可使用兩次即可使用MPAMPA一、

18、前處理運算速度設置一、前處理運算速度設置分析流程分析流程在在Job ManagerJob Manager設置任務優先級（默認為低設置任務優先級（默認為低，推薦設定雙核為，推薦設定雙核為highhigh，單核為，單核為normalnormal，不容易死機），讓計算機全力計算，相當不容易死機），讓計算機全力計算，相當任務管理器設置任務優先級任務管理器設置任務優先級一、前處理一、前處理分析流程分析流程網格劃分類型：網格劃分類型：lMidplaneMidplane（中間面網格）（中間面網格）lFusionFusion（表面網格）（表面網格）lSolid(3D)Solid(3D)（實體網格）（實體網格）

19、一般導入模型使用一般導入模型使用STLSTL，可以使用可以使用IGSIGS，劃分網格精度，劃分網格精度0.010.01，是，是stlstl模型劃分網格時間的模型劃分網格時間的2020倍，精度提倍，精度提高高3 3倍倍一、前處理一、前處理劃分網格劃分網格分析流程分析流程一般使用一般使用Generate MeshGenerate Mesh命令劃分網格命令劃分網格在在Global edge lenthGlobal edge lenth（網格全局長）輸入希望網格（網格全局長）輸入希望網格大小大小lMPIMPI一般會推薦一個網格大小，有些不適用一般會推薦一個網格大小，有些不適用l為保證基本分析精度，網格

20、邊長一般為最小壁厚的為保證基本分析精度，網格邊長一般為最小壁厚的1.51.52 2倍倍l網格設定可以再小，計算量將大大提高網格設定可以再小，計算量將大大提高l在平直區域網格大小和設定一致，曲面、圓弧及其在平直區域網格大小和設定一致，曲面、圓弧及其他細節他細節MPIMPI會自動調小邊長會自動調小邊長lIGES merge toleranceIGES merge tolerance（合并容差）：導入文件為（合并容差）：導入文件為IGESIGES時，默認為時，默認為0.01mm0.01mm一、前處理一、前處理劃分網格劃分網格分析流程分析流程Mesh ControlMesh Control網格控制網格

21、控制lPost processionPost procession（后處理）（后處理）Match meshMatch mesh（網格匹配）：針對（網格匹配）：針對FusionFusion模型，匹配兩個對應表面的網模型，匹配兩個對應表面的網格單元格單元lPost processionPost procession（后處理）（后處理）Smooth mesh(NURBS Surfaces only)Smooth mesh(NURBS Surfaces only)（網格光順）：針對（網格光順）：針對MidplaneMidplane模型，模型，光順網格邊緣光順網格邊緣lAdaptive MeshingA

22、daptive Meshing（自適應網格劃分（自適應網格劃分）自動確定不同形狀區域的網格大?。┳詣哟_定不同形狀區域的網格大小，在保證分析精度為前提，減少網格，在保證分析精度為前提，減少網格數量，節省分析時間數量，節省分析時間一、前處理一、前處理網格狀態統計網格狀態統計分析流程分析流程Entity countsEntity counts：實體個數：實體個數Surface trianglesSurface triangles：三角單元個數：三角單元個數NodesNodes：節點個數：節點個數BeamsBeams：一維單元個數：一維單元個數Connectivity regionsConnectiv

23、ity regions：連通域的個數，應為：連通域的個數，應為1 1Edge detailsEdge details：單元邊信息：單元邊信息Free edgesFree edges：自由邊信息，：自由邊信息，FusionFusion和和3D3D網格應為網格應為0 0Manifold edgesManifold edges：交疊邊：交疊邊Non-manifold edgesNon-manifold edges：非交疊邊：非交疊邊, Fusion, Fusion網格應為網格應為0 0Orientation detailsOrientation details：單元定向信息：單元定向信息Elemen

24、ts not oriented:Elements not oriented:沒有定向的單元數，應為沒有定向的單元數，應為0 0Intersection detailsIntersection details：單元交叉信息：單元交叉信息Element IntersectionElement Intersection：互相交叉的單元數，應為：互相交叉的單元數，應為0 0Fully overlapping elementsFully overlapping elements：完全重疊單元數，應為：完全重疊單元數，應為0 0Duplicate beamsDuplicate beams：一維單元重疊信息

25、：一維單元重疊信息Surface triangle aspect ratioSurface triangle aspect ratio：三角單元的縱橫比信息：三角單元的縱橫比信息Mininum aspect ratio Mininum aspect ratio ：縱橫比的極小值：縱橫比的極小值Maxinum aspect ratio Maxinum aspect ratio ：縱橫比的極大值：縱橫比的極大值Average aspect ratioAverage aspect ratio：縱橫比的平均值：縱橫比的平均值Match ratioMatch ratio：單元匹配率信息（僅針：單元匹配率

26、信息（僅針FusionFusion網格），模型上下表網格），模型上下表面網格匹配程度面網格匹配程度一、前處理一、前處理網格狀態統計網格狀態統計分析流程分析流程針對針對FusionFusion模型，必須滿足以下原則：模型，必須滿足以下原則：lConnectivity regionsConnectivity regions（聯通域）的個數應該為（聯通域）的個數應該為1 1lFree edgesFree edges（自由邊）和（自由邊）和Non-mainfild edgesNon-mainfild edges（非交疊邊）（非交疊邊）個數應為個數應為0 0lElements not orientedE

27、lements not oriented（非定向的單元）應為（非定向的單元）應為0 0lElement intersectionsElement intersections（交叉單元）個數應為（交叉單元）個數應為0 0lFully overlapping elementsFully overlapping elements（完全重疊單元）個數應為（完全重疊單元）個數應為0 0lAspect ratioAspect ratio一般最大值應控制在一般最大值應控制在10102020之間之間lMatch ratioMatch ratio（網格匹配率）模型上下表面網格匹配程度，對（網格匹配率）模型上下表

28、面網格匹配程度，對于于FlowFlow分析，應大于分析，應大于8585，低于，低于5050無法計算；對于無法計算；對于WrapWrap分析分析，要超過，要超過8585，太低責無法重劃分網格，太低責無法重劃分網格lZero area triangle elementsZero area triangle elements（零面積單元）個數應為（零面積單元）個數應為0 0一、前處理一、前處理分析流程分析流程配對原則配對原則Moldflow分析的時候需要比較高的配對比才能進行分析，特別是對于翹曲分析。不知道分析的時候真正需要的是進行單元配對還是節點配對。 只有只有FUSIONFUSION才有配對，好

29、象配對的是節點才有配對，好象配對的是節點, ,好象事后調整是不可能的好象事后調整是不可能的, ,我覺得我覺得remeshremesh的時候應該會再次配對的的時候應該會再次配對的, ,可是節點都有變動，影響配對可是節點都有變動，影響配對，修正網格時盡量不要增加和減少節點，修正網格時盡量不要增加和減少節點 一、前處理一、前處理分析流程分析流程網格的厚度網格的厚度一般改模型的厚度都是改模型的上下表面，側面的厚度只要能充滿就行了，一般側面的尺寸是厚度的0.75倍黃明忠的教程里面模型所說，論壇中討論也是不管它，也就是auto-determined 一、前處理一、前處理分析流程分析流程一、前處理一、前處理

30、大縱橫比單元修改大縱橫比單元修改分析流程分析流程根據三角形網格縱橫比定義，得到取值范圍根據三角形網格縱橫比定義，得到取值范圍1.161.16，即等邊三角直線，即等邊三角直線一般要求縱橫比小于一般要求縱橫比小于6 6，復雜模型設定，復雜模型設定mininummininum為為10102020（一般為（一般為1515）lStandardStandard定義為：定義為：AR=a/b AR=a/b 取值為取值為1.161.16lNormalizedNormalized定義為：定義為：AR=4(3)AR=4(3)1/21/2s/(ls/(l1 12 2+ + l l2 22 2+ l+ l3 32 2)

31、 ) 取值為取值為0 01;s1;s為三角面積，為三角面積，l l為三角為三角各邊長各邊長一、前處理一、前處理大縱橫比單元修改大縱橫比單元修改分析流程分析流程單擊引出線選中缺陷三角單元單擊引出線選中缺陷三角單元一般遵循：一般遵循：“從大到小，區域優先從大到小，區域優先”原則，即從縱橫比大原則，即從縱橫比大的三角單元修改，鄰近區域缺陷一并修改的三角單元修改，鄰近區域缺陷一并修改修改方案不唯一，視模型要求：修改方案不唯一，視模型要求：lMerge NodesMerge Nodes（合并節點）：等效刪除單元（合并節點）：等效刪除單元lSwap EdgeSwap Edge（交換公共邊）：改變（交換公共

32、邊）：改變2 2個三角單元的公共邊方向個三角單元的公共邊方向lRemesh AreaRemesh Area（重劃分網格）：對某區域重劃分網格，局部加密或稀疏（重劃分網格）：對某區域重劃分網格，局部加密或稀疏lInsert NodeInsert Node（插入節點）：等效增加單元（插入節點）：等效增加單元lMove NodesMove Nodes（移動節點）：更改縱橫比（移動節點）：更改縱橫比lAlign NodesAlign Nodes（排列節點）：選中頭尾（排列節點）：選中頭尾2 2節點，再選中間節點排列在頭尾節點的直線上節點，再選中間節點排列在頭尾節點的直線上lSmooth NodesSm

33、ooth Nodes（平滑節點）：得到更均布網格，有利計算（平滑節點）：得到更均布網格，有利計算lCreate TrianglesCreate Triangles（創建三角單元）：配合刪除單元；需考慮單元法向（創建三角單元）：配合刪除單元；需考慮單元法向lDelete EntitiesDelete Entities（刪除單元）：配合創建單元（刪除單元）：配合創建單元lPurge NodesPurge Nodes（清楚節點）：清除刪除單元后多余節點（清楚節點）：清除刪除單元后多余節點lOrient ElementsOrient Elements（單元定向）：改變三角單元法向（單元定向）：改變三角

34、單元法向lOrient AllOrient All（全部單元定向）：實施全體統一重定向（全部單元定向）：實施全體統一重定向一、前處理劃分網格一、前處理劃分網格分析流程分析流程一、分析一、分析分析流程分析流程雙擊雙擊Study TasksStudy Tasks窗口窗口的的Analyze now! Analyze now! 或菜或菜單選擇單選擇一、后處理一、后處理分析流程分析流程lScreen OutputScreen Output分析過程屏分析過程屏幕動態顯示：在幕動態顯示：在Analysis LogAnalysis Log中中lResults SummaryResults Summary結果概

35、要結果概要：打開：打開LogLog顯示，分別為顯示，分別為Fill Fill Flow CoolFlow Cool三個三個LogLog窗口窗口lFlowFlow填充結果：鉤選填充結果：鉤選Study Study TasksTasks窗口需要查看的結果窗口需要查看的結果lCoolCool冷卻分析結果：鉤選冷卻分析結果：鉤選Study TasksStudy Tasks窗口需要查看的窗口需要查看的結果結果一、后處理一、后處理填充分析填充分析Fill timeFill time填充時間填充時間分析流程分析流程可選擇可選擇Query Query ResultResult查詢模型節查詢模型節點溫度等信息點溫度等信息一、后處理一、后處理填充分析填充分析 Pressure at end fillPressure at end fill壓力分析壓力分析分析流程分析流程填充過程中模腔內的壓力分布填充過程中模腔內的壓力分布一、后處理一、后處理填充分析填充