材料加工实验报告(注塑成型CAE分析实验)

实验名称：注塑成型CAE实验 一、实验目的 1、掌握注塑成型中各参数如塑件、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 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。