材料加工实验报告(注塑成型CAE分析实验)

一、实验目的

1、掌握注塑成型工艺中各参数如塑件材料、成型压力、温度、注射速度、浇注系统等因素对其成型质量的影响大小。

2、了解塑件各种成型缺陷的形成机理，以及各工艺参数对各种缺陷形成的影响大小。

3、初步了解注塑成型分析软件Moldflow的各项功能及基本操作。

4、初步了解UG软件三维建模功能。

5、初步了解UG软件三维模具设计功能。

二、实验原理

1、Moldflow注塑成型分析软件的功能十分齐全，具有完整的分析模块，可以分析出注塑成型工

艺中各个参数如塑件材料、成型压力、温度、注射速度、浇注系统等因素对成型质量的影响，还可以模拟出成型缺陷的形成，以及如何改进等等，还可以预测每次成型后的结果。

2、注射成型充填过程属于非牛顿体、非等温、非稳态的流动与传热过程，满足黏性流体力学和

基本方程，但方程过于复杂所以引入了层流假设和未压缩流体假设等。最后通过公式的分析和计算，就可以得出结果。

三、实验器材

硬件：计算机、游标卡尺、注塑机、打印机

软件：UG软件、Moldflow软件

四、实验方法与步聚

1、UG软件模型建立和模具设计（已省去）；

2、启动Moldflow软件；

3、新建一个分析项目；

4、输入分析模型文件；

5、网格划分和网格修改；

6、流道设计；

7、冷却水道布置；

8、成型工艺参数设置；

9、运行分析求解器；

10、制作分析报告

11、用试验模具在注塑机上进行工艺试验（已省去）；

12、分析模拟分析报告（省去与实验结果相比较这一步骤）；

13、得出结论

五、前置处理相关数据

1.网格处理情况

1）进行网格诊断，可以看到网格重叠和最大纵横比等问题；

2）网格诊断，并依次修改存在的网格问题；

3）修改完后，再次检查网格情况。

2.材料选择及材料相关参数

在在方案任务视窗里双击第四项材料，弹出如图材料选择窗

可直接选常用材料，也可根据制造商、商业名称或全称搜索3.工艺参数设置

双击方案任务视窗里的“成型条件设置”，这里直接用默认值。4.分析类型设置

（1）最佳浇口位置分析

分析结果：

理论最佳浇口在深蓝色区，但实际选浇口位置还需根据模具结构设计等综合因素考虑。在方案任务视窗里双击第三项，弹出选择分析系列窗口，选择浇口分析，最后选择如图位置。

（2）最佳浇口位置处的充填分析及分析结果说明

分析目的：浇注系统的性能直接影响到制件的填充行为，因此进行填充分析的最后目的是为了获得最佳浇注系统设计；

点击菜单里的文件另存方案为，在对话框输入“填充分析”。在方案任务视窗里双击第三项，选择分析系列为“充填”，双击方案任务视窗的第五项“设定注射位置”

点击注射点，在充填控制中，按默认选项“自动”进行填充分析

双击方案任务视窗里的“立即分析”，在弹出窗口中，选择运行完整的分析，然后按“确定”。

结果分析：如图所示填充时间图

充填结束时如图所示压力分布图

（3）设计浇注系统和冷却系统，并进行冷却、翘曲分析浇注系统设计：

浇注系统的设计，采用双浇道口。

冷却分析结果分析：

冷却主要分析结果是制件上表面温度和冷却剂温度

翘曲分析结果分析：

翘曲是由收缩变化过大引起的制件缺陷。原则上，导致收缩变化过大的原因有：收缩不均、冷却不均、取向不均。本例主要是由制件不同区域收缩不均和冷却不均引起，因此需改进冷却系统和制件结构。

5、实验思考题

（1）网格划分情况对分析结果有何影响？

答：网格重叠可能导致后面的结果无法分析；三角形单元的纵横比是指三角形的长高两个方向的极限尺寸之比，而单元的纵横比对计算结果的精确性有很大的影响；自由边是指一个三角形或3D单元的某一边没有与其他单元共用，一般是不允许存在自由边的；没有配向网格：统计没有定向的单元数，该值一定要为0，否则对分析结果有直接影响。

（2）试分析塑件各种缺陷的形成机理，解释说明各因素对塑件各缺陷的影响大小。

答：翘曲：塑件未按照设计的形状成形，却发生表面的扭曲；成形塑件的不均匀收缩越大，翘曲越明显。

熔接痕：塑件表面的一种线状痕迹，系由注射或挤出中若干股流料在模具中分流汇合，熔料在界面处未完全熔合，彼此不能熔接为一体，造成熔合印迹，影响塑件的外观质量及力学性能；塑料温度的越低，注射压力的越小，模具温度的越低熔接痕越明显。

气穴：原料含水或塑料受热时间长产生气体；注射压力越小，注射速度越快，气穴越多。（3）流动分析、冷却分析以及翘曲分析对网格纵横比例有何要求？常用的

纵横比例修改有哪些方法？

答：一般要求三角形的α=a/h≤6，对于要求不严格的时候，也可以在10-16之间。

常用方法：

合并节点：将多个起始点向同一个目标点合并。首先输入目标节点，然后输入起始点；插入节点：在两个节点之间创建一个新的节点，可以结合合并节点使用；

全部合并：如果最大纵横比超标的单元太多，可用全部合并功能。