5.1 Moldflow基本流程利用Moldflow进行注射分析的基本流程包括三个主要步骤：建立模型设定参数分析结果。其中建立模型和设定参数称为前处理，分析结果称为后处理，分述如下。1 建立模型包括新建一个工程项目、导入或新建CAD模型、划分网格、检验及修改网格。导入或新建CAD模型时，通常还需根据分析的具体要求，将模型进行一定的简化。在Moldflow中，要建立一个分析模型，需要先建立一个工程项目，再新建一个CAD模型。或利用通过数据格式导入利用UG、Pro/E、CATIA等CAD软件或ANSYS、NASTRAN等CAE软件建好的模型。然后对该模型进行网格划分。根据需要设置网格的类型、尺寸等参数，对划分好的网格进行检验，删除面积为零和多余的网格，修正畸变严重的网格。网格划分和修改完毕，需要设定浇口位置，有时还需创建浇注和冷却系统，并确定主流道和分流道的大小及位置，以及冷却水道的大小和位置。2 设定参数包括选择分析类型、成型材料、工艺参数。参数设定中首先要确定分析的类型，根据分析的主要目的选择相应的模块进行分析。然后，在材料库中选择成型的材料，或自行设定材料的各种物理参数。按照注射成型的不同阶段，设置相应的温度、压力和时间等工艺参数。3 分析结果前处理都完成后，就可以进行模拟分析了。根据模型的大小和网格的数量，分析的时间长短不一。在分析结束后，可以看到产品成型过程中填充过程、温度场、压力场的变化和分布，以及产品成型后的形状等信息。利用Moldflow进行注射分析的基本流程如下：创建一个工程项目导入或新建CAD模型划分网格检查及修改网格选择分析类型选择成型材料确定工艺参数选择浇口位置创建浇注系统和冷却系统分析查看分析结果制作报告5.2模型的前处理前处理被认为是有限元分析中最重要的一部分，其中网格生成是前处理中很重要的一部分，也是整个分析过程中最耗时和最复杂的一项工作。同时网格的划分的好坏将直接影响计算的精度和计算的速度。除此之外，在前处理中还要完成边界条件的约束和模型的简化，能否得到与模型相近似的简化结果也将直接影响到模型的运算精度和速率。5.2.1模型的创建及模型的导入在MPI的分析中，首先需要创建一个项目，用于包含整个分析工程，可以通过【文件】【新建工程】命令，系统弹出【创建新工程】对话框，在【工程名称】文本框中输入“项目名称”。MPI支持多种格式文件导入，常用的导入格式有stl、igs、step、asm、prt、udm、sdy等。本例采用的是stl格式的文件。stl格式文件是一个表面面片模型，它会将曲线打断成很多段直线来表现。风扇底座的实体模型是在UG建立起来的prt模型。首先我们将风扇底座的prt文件转换成stl文件，通过【文件】【输入】命令将转换的stl文件导入到MPI中，这里将预先选择网格划分类型（Fusion）和产品设计尺寸单位（Milimeters）。5.2.2产品修复本课题采用UG建模，但是由于各种不同软件的处理精度的差异在将模型导入到MPI之前对网格进行修复简化，首先导出*.xt格式的文件并导入到CADdoctor进行处理简化模型结构。CADdoctor窗口如图5.1所示。图5.1 CADdoctor操作界面图形1 错误诊断 点【Check】【Excute】或status面板上的图标，执行错误诊断，左边的status面板上显示错误结果如图5.2所示： 图5.2 错误诊断结果 图5.3 错误修复结果查看translation缺陷结果，然后通过【Heal】按钮对模型进行自动修复，修复结果如图5.3所示。2 模型简化及修复 模型简化需要先将工作状态由【Translation】切换到【Simplification】下，单击【Check】按钮检查模型，结果如图5.4：图5.4 简化模型检测结果首先去R角，在【Status】面板中点【Fillet】，按右键修改【Fillet】最大值为1.0，点击，查找1.0以内的R角，结果如图5.4，共有8个半径小于等于1的倒圆角。图5.4 倒角错误检查结果 图5.5 清除R角后的结果将结果内容详细展开，按【Next】一一进行确认，确认无误后，利用命令【Remove all】一次性将R角全部去除。清除结果如图5.5所示。之后一一将Boss、倒角、字符及Rib。至此，所有小特征均去除，将工作状态由【Simplification】切换到【Translation】下。由于在简化过程中，去除特征后，重新生成面时，模型可能出现几何拓扑错误，故需要再次对模型进行诊断及修复，直到所有错误全部为零。3 模型输出 点【File】【Export】，出现【Export】对话框，在【File Name】中键入文件名，点【保存】。5.2.3 MPI的前处理1 导入udm模型并划分网格在用MPI软件进行分析时，首先应新建一个工程项目（本设计所用MPI软件的版本为2010）。接着将几何模型导入MPI，导入MPI的方式有很多，将修复好的udm模型在新建好的工程项目设定工作目录之后，对其进行网格划分。这里选择的网格类型为Fusion，单位为mm。网格划分结果如图5.6所示。图5.6 产品的Fusion网格模型2 模型网格修改对于Fusion模型，网格信息必须满足以下一些原则：a. Connectivity regions（联通域）的个数应该为1；b. Free edges（自由边）和Non-manifold edges（非交叠边）个数应该为0；c. Elements not oriented（未定向单元）应该为0；d. Elements intersection（交叉单元）个数应该为0；e. Full overlapping elements（完全重叠单元）个数应该为0；f. Aspect ratio（单元纵横比）一般取到10以下，但是对于零件尺寸比较大的，结构较为复杂的最大纵横比也可以取到20以下；g. Match ratio（网格匹配率）由于要进行翘曲分析所以应大于80%；h. Zero area triangle elements（零面积单元）个数应该为0。选择网格统计命令，网格统计的结果就会以窗口的形式弹出。如图4.1所示，为网格修复完后的网格状态统计。由于手提式电器外壳产品模型较为复杂，网格划分后很多的自由边和较高的纵横比及较低的匹配率等缺陷，网格修复工作很繁琐，应用到很多的技巧和工具，具体的修复过程就不体现了。如图5.8所示，为经过修复后的网格已符合分析网格的要求。假如网格质量不符合要求，在分析的过程中会发出警告或导致分析中断，甚至不能进行分析。图5.7是网格最终划分之后的网格信息：图5.7 网格特性由上图可见模型符合分析的基本要求。5.2.4塑件材料的选取MPI软件中包含着很多的材数据库，包括世界上大部分的著名塑料厂商，及其牌号供我们自行选择。本设计采用的材料为ABS塑料，选择方法为双击材料选择，在出现的对话框中找到搜索，输入ABS，找到我们需要的牌号。本设计采用的材料是材料为CMOLD Generic Estimates公司的ABS塑料，材料属性如下图5.8所示：图5.8 ABS材料属性5.2.5工艺参数的设定产品成型过程将采用推荐的工艺参数如图5.9所示，在软件中给出了各种不同的材料成型的工艺范围。因此在分析产品的成型工艺过程中节省了很多设置工艺参数的时间。同时在软件内部提供了材料的流动特性参数的相关曲线，为优化不同温度下的成型工艺提供了参考。图5.9 材料成型推荐的工艺参数信息1 冷却设置模具表面温度，采用默认值50，熔体温度，是指进料口处的熔体温度，采用默认值230，注射+保压+冷却时间，采用的是自动控制。如图5.10所示：图5.10 冷却设置2 充填、保压设置充填设置采用自动，速度压力切换为由注射压力于120Mpa，保压控制采用默认。如图5.11所示：图5.11 充填、保压设置3 翘曲部分设置翘曲部分设置只要选择分离翘曲原因即可，如图5.12所示：图5.12 翘曲设置5.2.6创建浇注系统浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地充满到型腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制品。MPI中创建浇注系统，可以采用菜单中Molding（建模）Runner System Wizard（浇注系统导向）工具，对形状尺寸比较简单的浇注系统进行创建。也可利用系统的直线、曲线创建功能，对创建出的浇注系统的中心线付与浇注系统的属性，再对其网格划分。对于形状复杂的浇注系统，可先在CAD系统中创建，然后再导入到MPI中。其步骤如下：1 首先在UG中建立浇注系统三维模型，如图5.13所示。图5.13 浇注系统的UG模型2 将浇注系统UG的.prt格式文件转化为.igs格式的文件。3 在MPI中，选择FileAdd命令将浇注系统的.igs格式文件导入到MPI中。4 对浇注系统进行表面网格划分。5 简化CAD流道，选择MoldingSimplify model命令，将表面网格转换为一维单元，因为浇注系统的网格为一维的杆单元，并检查流道直径。图5.15为从UG中导入到MPI的浇注系统的网格划分结果。图5.14 流道网格划分6 检查流道和产品的连通性。选择MeshMesh DiagnosticsConnectivity Diagnostic命令来诊断浇注系统和产品是否连通，防止出现不连通的情况，从而导致分析计算的失败。如图5.15显示流道与产品是联通的，不存在断开情况。5.3 MPI结果分析及相关后处理双击方案任务视窗中的【立即分析】图标，求解器开始计算，分析计算结束后，MPI会生成大量的文字、图形和动画结果，并且分类显示在任务栏Study Tasks窗口中。理解分析结果，并通过对分析结果的判断来决定解决问题的方法是非常重要的。填充分析过程信息包含工艺参数信息，如图5.16所示。图5.15 连通性检查图5.16 填充分析过程信息保压过程分析信息如图5.17所示，保压压力为44.96Mpa。5.3.1流动分析结果1 充填时间填充时间显示了料流前锋的填充过程，它可以显示任一时刻流动前锋的位置。当填充平衡时，产品末端的填充时刻应该是一致的。如图5.18所示，为熔体充满型腔时的结果显示，充满型腔所用的时间为2.232s，料流到达距浇口最远处的地方时间相等。图5.17 保压分析过程图5.18 填充时间结果显示2 速度/压力切换如图5.19所示，风扇底座模型“速度/压力切换”的压力为56.20Mpa。3 气穴位置气穴是在成型制品内部所形成的空隙。通过模流分析可显示出气穴的分布情况，如图5.20所示，气穴主要分布在厚壁、凸台等壁厚不均匀处的地方。模具设计时，除了可以通过在成型凸台的小型芯上开排气槽来排出气体，还可以利用型芯间隙来排出。图5.19 速度/压力切换图5.20 气穴结果显示4 熔接痕 (weld lines)熔接痕属于产品表观质量缺陷，它发生在两个两个料流前锋相遇的地方，或者是料锋分开又汇合的地方。熔接痕对网格密度很敏感，有时会出现在实际并不存在的地方，有时实际存在，而又显示没有。熔接痕应该和填充时间一起使用来确定熔接痕是否存在。如图5.21所示，为熔接痕的分析结果显示。从图中可以看出熔接痕主要产生在料流的交汇和有孔的地方，对产品的表面质量影响不大。熔接痕消除不了，这里可以通过适当提高料筒和喷嘴的温度、加大浇口截面积，改