《CADCAE软件应用实践》综合实验报告.docx

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《CADCAE软件应用实践》综合实验报告

综合实验报告

（计算机类）

题目:

烧水壶CAD建模及成型过程CAE分析

学院:

材料科学与工程

年级、专业:

2011级材料成型及控制工程

学生姓名:

蒋旭东

学号:

2413

指导教师:

彭必友

开题时间:

2013年12月23日

完成时间:

2014年1月3日

学习态度（15）

技术水平与实际能力（25）

创新（10）

说明书（报告书、图纸）质量（50）

总评

摘要…………………………………………………………………………………………1

引言…………………………………………………………………………………………

1实验目的…………………………………………………………………………………

2实验平台简介……………………………………………………………

3实物零件简介及设计要求………………………………………………………………………

4CAD组件设计…………………………………………………………………………

5成型过程CAE分析及讨论…………………………………………………………

5.1

5.1.1

5.2

……

6总结

参考文献……………………………………………………………………………………

中文摘要

此次课程设计主要是对烧水壶进行三维建模设计，烧水壶是日常生活中常用的设备，这次课程设计也包括对烧水壶把手塑料进行模流分析。

利用proe软件建立三维实体零件图，分别建立烧水壶壶身，壶嘴，提手，把手等的三维模型。

并在装配环境下实现各零件的装配以及整个实体的分解。

然后利用MOLDFLOW软件进行模流分析，由填充，翘曲等分析结果得出零件在注塑过程中的注射压力图，熔体流动前沿温度分布等等。

并以减少注塑时翘曲变形为目标，通过修改相关参数，提出不同的方案，进行分析比较。

关键词：

烧水壶CAD建模MOLDFLOW模流分析

引言

在proe三维建模过程中，会用到曲面建模方法，比如壶身是利用旋转和曲面混合而成，混合成不规则的光滑曲面，再通过加厚得到。

而且在装配界面下将烧水壶的各个零件装配好，也可以实现整个实体的分解。

利用moldflow对烧水壶把手进行充填分析，将把手草绘图导入到moldflow软件中，选择把手的材料，一般为ABS，然后进行网格划分，网格统计和网格检测，不合理的要对网格进行修改。

然后进行最佳浇口位置分析，设置注射位置，设置浇注系统和冷却回路系统，最后对瓶盖进行充填，冷却，保压和翘曲分析并得出分析结果。

以减小翘曲变形为前提，设计不同的方案，再分别对提手进行分析，对各方案比较，最终得出一个最合理的注塑方案。

1实验目的

本实验是自选或自行设计一塑件，对其进行CAD三维建模，然后进行成形分析。

其中CAD主要包括实体特征的建立、曲面特征的创建、零件设计变更、零件装配的基本操作和工程图的制作；CAE部分主要包括MOLDFLOW应用初步，可对塑件进行充填、保压、冷却、分子取向、翘曲、浇口位置等分析，预测选定件可能出现的缺陷，并分析起原因，并提出解决办法，以实验来验证所提出解决办法的可行性。

2实验平台简介

1）CAD平台

CAD主要是指产品的几何建模及相关技术。

目前比较流行的二维软件是AutoCAD，比较实用的三维软件UG、Pro/Engineer、UnigraphicsNX等集二维、三维、CAD/CAM于一体的众多国外软件.此次实验选用的是Pro/E建模软件。

Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。

（2）CAE平台

CAE指工程设计中的计算机辅助工程，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。

而CAE软件可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构（固体）、流体、电磁等。

CAE软件的主体是有限元分析）软件.常用的CAE软件主要有Ansys,ADINA,LS-DYNA,Moldflow.本次实验采用的是Moldflow分析软件。

Moldflow仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。

该软件能够通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。

从薄壁零件到厚壁、坚固的零件，AutodeskMoldflow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案。

3实物零件简介及设计要求

烧水壶壶身上部分为不规则曲面，下部分为规则曲面，壁厚较薄，表面光滑，壶嘴为不规则曲面，把手为塑料件，实体图如下图

（1）所示

图

（1）

4CAD组件设计

烧水壶分为5个可拆分部件，壶身，壶盖，提手，固定钉，塑料把手。

其中壶身由旋转和边界混合在加厚得到，壶身上的壶嘴是扫描混合得到，壶盖是旋转在抽壳得到，提手是扫描混合得到，把手是拉伸得到。

各零件和三维模型和装配图，分解图如下

壶身三维图

固定钉三维图

壶盖三维图

提手三维图

塑料把手三维图

烧水壶装配图

5成型过程CAE分析及讨论

1.CAE分析前处理

对塑料把手的CAE前处理，先将存为STL格式的塑料把手维图导入moldflow中，然后进行网格划分，网格诊断，对不符合要求的网格单元要进行修改，网格划分好后，选择分析类型为充填、保压分析，然后选择把手材料，多为ABS。

然后利用一模4腔制件，在分别设计出浇注系统和冷却回路系统，最后设置好工艺参数即可进行分析。

步骤如下图所示：

网格划分一模四腔

浇注系统建立冷却回路系统

工艺参数充填时间

2.分析结果

（1）充填时间：

充填时间反映了浇注整个型腔所需的时间，从结果图上可以看出上盖两侧的充填时间基本相等，对称性很好

（2）速度/压力切换时的压力：

速度/压力切换时的压力反映了产品的充填情况，图中灰色区域说明未填充满，需要进行改进，可以适当提高注射压力，模具温度，或改变浇口位置是之靠近该区域。

速度/压力切换时的压力气穴

（3）气穴：

由右图可以看出气穴主要出现在分型面，利于排气，处于边缘处的气穴可以通过开排气槽消除。

（4）熔接痕:

熔接痕是注塑件的薄弱环节，不但影响制品的外观，而且易于产生应力集中，影响制品的总体强度

熔接痕

3针对减少熔接痕的改进方案设计

由初始分析方案所得的分析结果可以看出，初始分析方案还是比较合理的，熔接痕的数量也较少，为进一步减少熔接痕的数量，长度等，需要对注塑工艺参数进行修改。

（1）熔接痕产生原因

熔接痕的长生有很多影响因素，不如，塑料流动性不佳，制品壁厚太薄或壁厚差异太大，模具温度太低，流道、浇口位置不当或太小太长，注射速度、保压、物料温度太低，射压或射速太低等等，这些因素都会影响熔接痕强度。

（2）方案改进上面的分析结果均是系统默认的工艺

模温默认为50°熔温默认为为230°

注射压力默认为120MPa注塑机最大注塑压力为180Mpa

根据影响熔接痕的各因素来改变工艺参数，设计了以下两个方案。

方案一

模温改为65°

熔温改为250°

分析结果:

方案一将默认的模温和料温都提高后，得到如上图的熔接痕图，可以看出提高模温和熔料温度可以减少熔接痕的产生。

方案二将注射压力由120MPa增加到135MPa

分析结果：

方案二将注塑压力适当的增加后，可以看出熔接痕已经很不明显了。

这说明适当的增加注塑压力对减少熔接痕是很有效的。

6.总结

这次课程设计对proe三维建模又有了更大的提高，特别是在CAE分析和曲面建模方面有了很大的进步。

但是也存在着很多需要改进提升的地方，还需要自身加强对曲面建模的熟悉理解。

通过此次课程设计，让我进一步，提高了对曲面建模的了解，也更加熟练掌握了moldflow软件的操作。

【参考文献】

骏毅科技，关兴举，杜智敏.Proe/ENGINEER塑料产品设计.人民邮电出版社.2006.1

王培，王刚.moldflow模具分析应用实例.北京；清华大学出版社，2004