文档介绍：Moldflow塑件模具设计有限元仿真计算分析报告
一、问题的提出
随着塑料零件在几乎所有行业中应用的不断拓展以及在削减成本并缩短上市周期方面承受的压力不断加大,企业对能够实现塑件产品和注塑模具的优化设计能力尤为重视。
Autodesk_Moldflow注塑成型仿真软件是Autodesk数字样机解决方案的一部分,提供能够帮助制造商验证和优化塑料零件和注塑模具的设计,并研究注塑成型工艺流程的工具。Moldflow软件是应用质量守恒、动量守恒、能量守恒方程式,配合高分子材料的流变理论和有限元数值求解法所建立的一套描述塑料射出成形之热力历程与充填、保压行为模式,经由人性化接口的显示,以获知塑料在模穴内的速度、应力、压力、温度等参数之分布,塑件冷却凝固以及翘曲变形的行为,并且可进一步探讨成形之参数及模具设计参数等关系。
下面以简单塑件作为分析对象,利用Moldflow软件分析其最佳浇口位置以及缺陷的预测。
二、有限元模型的建立
(1)新建模型。在三维设计软件PRO/E中设计的简单塑件如图1-1所示,将其保存为STL文件格式,注意设置好弦高。
图1-1
(2)新建工程。启动Moldflow软件,主界面如图1-2所示,选择“文件”,“新建项目”命令,如图1-3所示。在“工程名称”文本框中输入“lianpen”,指定创建位置的文件路径,单击“确定”按钮创建一新工程。此时在工程管理视窗中显示了“lianpen”的工程,如图1-4所示。
图1-3 图1-4
图1-2
(3)导入模型。选择“文件”,“输入”命令,或者单击工具栏上的“输入模型”图标,进入模型导入对话框。选择STL文件进行导入。选择文件“”。单击“打开”按钮,系统弹出如图1-5所示的“导入”对话框,此时要求用户预先旋转网格划分类型(Fusion)即表面模型,尺寸单位默认为毫米。
图1-5
单击“确定”按钮,脸盆模型被导入,如图1-6所示,工程管理视图出现“lp1_study”工程,如图1-7所示,方案任务视窗中列出了默认的分析任务和初始位置,如图1-8所示。
图1-7
图1-6 图1-8
(4)网格划分。网格划分是模型前处理中的一个重要环节,网格质量好坏直接影响程序是否能够正常执行和分析结果的精度。双击方案任务“创建网格”图标,或者选择“网格”,“生成网格”命令,工程管理视图中的“工具”页面显示“生成网格”定义信息,如图1-9所示。
单击“立即划分网格”按钮,系统将自动对模型进行网格划分和匹配。网格划分信息可以在模型显示区域下方“网格日志”中查看,如图1-10所示。
图1-9 图1-10
划分完毕后,可以看见如图1-11所示的脸盆网格模型,此时在管理视窗新增加了三角形单元层和节点层,如图1-12所示。
图1-11 图1-11
(5)网格检验与修补。网格检验与修补的目的是为了检验出模型中存在的不合理网格,将其修改成合理网格,便于MOLDFLOW顺利求解。选择“网格”,“网格统计”命令,系统弹出“网格统计”对话框,如图1-13所示。
图1-13
“网格统计”~,%大于80%,重叠单元个数为0,自动划分网格的脸盆模型网格匹配率较高,达到计算要求。
(6)选择类型分析。Moldflow提供的分析类型有多种,但作为产品的初步成型分析,首先的分析类型为“浇口位置”,其目的是根据“最佳浇口位置”的分析结果设定浇口位置,避免由于浇口位置不当引起的不合理成型。
双击方案任务视窗中的“填充”图标,或者选择“分析”,“设定分析序列”命令,系统自动弹出“选择分析顺序”对话框,如图1-14所示。
图1-14
选择对话框中的“浇口位置”,单击“确定”按钮,此时方案任务视窗中第三项“填充”变为“浇口位置”。分析类型选定。
(7)定义材料类型。塑料脸盆的成型材料使用默认的PP材料。在方案任务视窗中的“材料”栏显示“Generic PP: Generic Default”。
三、求解和结构分析
(1)浇口优化分析。浇口优化分析时不需要事先设置浇口位置。成型工艺条件采用默认。双击方案任务视察中的“立即分析”,系统弹出1-15所示的信息提示对话框,单击“确定”按钮开始分析。
当屏幕中弹出分析完成对话框时,如图1-16所示,表面分析结束。方案任务视窗中显示分析结果,如图1-17所示。
图1-15 图1-16
图1-17
分析日志窗口中的GATE信息的最后部分给出了最佳的浇口位置结果,如图1-18所示,最佳的位置出现在N208节点附近。
选中图1-17所示的方案任务视窗中的“最佳浇口位置”复选框,模型显示区域会给出结果图像。如图1-19所示。
图1-18