Moldflow的模流分析入门实例.docx

1、Moldflow的模流分析入门实例基于 MOLDFLOW 的 模流分析技术上机实训教程 主编：姓名：年级：专业：南京理工大学泰州科技学院实训一 基于 Moldflow 的模流分析入门实例1.1Moldflow 应用实例面以脸盆塑料件作为分析对象， 分析最佳浇口位置以及缺陷的预测。 脸盆三维模型如图 1-1 所示，充填分析结果如图 1-2所示（1）格式转存。将在三维设计软件如 PRO/E， UG， SOLIDWORKS 中设计 的脸盆保存为 STL 格式，注意设置好弦高。（2）新建工程。启动 MPI，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“ lianpe

2、n”，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，图 1-3 “创建新工程”对话框如图 1-4 所示。图 1-4 工程管理视图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 “ lianpen.stl”。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 导入选项单击“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

3、“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 1-6 脸盆模型（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 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 1-10 网格日志 划分完毕后，可以看见如图 1-11 所示的脸盆网格模

4、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。（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”对话框“网格统计” 对话框显示模型的纵横比范围为 1.15500045.92000，匹配率达 到 82.5%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

5、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 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 “选择分析顺序”对话框选择对话框中的“浇口位置” ，单击“确定”按钮，此时方案任务视窗中第 三项 变为 。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 。（8）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

6、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。方案任图 1-15 信息提示对话框 图 1-16 分析完成图 1-17 方案任务视窗分析日志窗口中的 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 结果概要图 1-19 结果图像9）复制模型。完成最佳浇口位置设置后，下面进行产品初步分析。首先从最佳浇口位置分析

7、中复制模型在工程管理视窗中右击已经完成分析的 LP_1study,在弹出的快捷菜单中选择 “复制”命令。此时在工程管理窗口中出现了 LP_1study（copy），然后双击该图 标，如图 1-20 所示。图 1-20 复制工程（10）设定分析类型。产品初步成型分析包括“流动 +翘曲”。双击方案任务 视窗中的 图标，系统弹出“选择分析顺序” 对话框，如图 1-21 所示。 选择“流动 +翘曲”，单击“确定”按钮，完成分析类型的选定，如图 1-22 所示。（11）设定注射位置。根据优化结果，选择最佳浇口位置节点 N208。在工具栏上“选择”文本框中如图 1-23 输入“ N208”，按“ ente

8、r”键，即选中节点N208，双击方案任务视窗中的 ， 此时光标变为“十”字，选择模型上粉红色的节点 N208，浇口位置设定完毕，如图 1-24 所示。图 1-24 浇口位置设定完毕（12）工艺参数设定。本例采用默认的工艺参数，双击方案任务视窗中的图标，系统弹出“成型参数设置向导“对话框，如图 1-25 所示。采用默认值， 单击“下一步”按钮，进入“成型参数向导” 对话框的第二页， 选中“分离翘曲原因”复选框。单击“完成”按钮，结束工艺过程参数的定义， 如图 1-26 所示。图 1-25 “成型参数设置向导”对话框图 1-26 “成型参数设置向导”对话框 2（13）分析计算 方案任务视窗中各项任

9、务前出现 图标，表明该任务已经设定。即可进行计 算。双击“立即分析图标” ， MPI 求解器开始计算。最后弹出“分析完成”菜单 栏，分析结束。（ 14）结果查看。分析结束后， MPI 生成大量的文字，图像和动画结果，分 类显示在方案任务视窗中， 由于分析结果内容太多， 这里仅介绍与本例相关的计 算。填充时间：选择“填充时间”复选框，显示填充时间按结果，如图 1-27 所示，总时间为 19.57s。图 1-27 填充时间 也可以以动态的方式显示熔料充填型腔过程。 即蒂娜及工具栏上的动画播放 器图标。 。气穴位置：选择“气穴”复选框，显示气穴位置，如图 1-28 所示，主要出 现在脸盆制品的边缘。

10、图 1-28 气穴位置熔接痕位置：选择“熔接痕”复选框，显示熔接痕位置，如图 1-29 所示， 主要在脸盆制品的边缘。锁模力： XY 曲线图。选择锁模力： XY 复选框，显示填充过程中锁模力变 化曲线，如图 1-30 所示。图 1-30 锁模力变化曲线（14）翘曲结果分析翘曲结果显示成型制品的总体变形量， X 方向变形量， Y 方向变形量， Z 方 向变形量。总变形量，X 方向变形量，Y 方向变形量，Z 方向变形量。如图 1-311-34 所示。图 1-31 X 方向变形量图 1-31 总体变形量图 1-32 Y 方向变形量图 1-33 Z 方向变形量(15)生成报告。单击选择“填充时间”，选

11、择“报告”，“添加动画”在工程栏中加入 REPORT如图 1-34所示。双击 REPROT，弹出“MOLDFLOW PLASTICSINSIGHT REPORT ”如图 1-35 所示。图 1-34 工程窗口图 1-35 Moldflow Plastics Insight Report实训二 网格划分2.1Moldflow 应用实例以如下图 2-1 所示的按摩器为例，演示网格的划分过程。一般情况先自动 对模型进行网格划分， 有必要的情况下对局部细节进行手工网格划分， 以此来提 高划分网格的总体质量。图 2-1 按摩器模型（1）新建工程。启动 MPI，选择“文件”，“新建项目”命令，如图 1-3

12、 所 示。在“工程名称”文本框中输入 “anmo”，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“ anmo”的工程。图 2-2 “创建新工程”对话框（2）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 “ anmo.stl”。单击“打开”按钮，系统弹出如图 2-3 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 2-3 导入选项Moldflow MPI 有 3 种网格类型，即中面网格（ Midplane

13、），表面网格（ Fusion），实体网格（ 3D），根据分析类型搭配网格类型。中面网格： 中面网格模型是由三节点的三角形单位组成的， 网格创建在模型 壁厚的中间处形成的单层网格。 在创建中面网格的过程中， 要实时提取模型的壁 厚信息，并赋予相应的三角形单元。表面网格： 表面网格由三节点的三角形单元组成的， 与中面网格不同， 它是 创建在模型的上下表面上。实体网格：实体网格是由四面体单元组成的，每个四面体单元优 4 个 Midplane 模型的三角形单元组成， 3D 网格可以更为精确地进行三维流道仿真。（3）网格划分。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

14、能够正常执行和分析结果的精度。双击方案任务图标，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 2-4 所示。一般情况下采用默认边长 进行网格划分。网格划分好如图 2-5 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。（4）网格局部手工划分。 MPI 在进行网格划分时，一般仅在产品平直区域保证网格大小与预设值一致，对于曲面或圆弧区域，以及一些小的结构细节处，MPI 会根据实际情况自动调小网格边长， 但质量往往不佳， 因此需要通过手工划分来完善网格图 2-6 选择命令

15、图 2-7 “重新划分网格”定义信息在图 2-7 中“选择要重新划分网格实体”栏是提供用户选择要重新划分的区 域，如图 2-8 所示的深色单元。在“目标边长度”文本框中输入重新划分的单元 边长，现在将原来的边长 3 换为 5，单击“应用”按钮，系统自动对所选的网格 进行重新划分，结果如图 2-9 所示。（5）网格状态统计。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 2-10 所示。图 2-10 “网格统计”对话框“网格统计”对话框显示模型的纵横比范围为 1.

16、19000479.272000，匹配率 达到 72.5，重叠单元个数为 0，自动划分网格的按摩器网格匹配率一般，需要调 整，调整方法在下面章节介绍。实训三 网格处理3.1网格划分与处理应用实例本节如图 3-1 所示按摩器为例，演示网格处理方法。一般情况下，自动划分 网格模型多少会存在缺陷， 这些缺陷往往是网格质量低下的主要原因， 因此要对 网格模型进行修补处理，提高网格质量。图 3-1 自动划分网格（1）网格处理。根据网格统计信息，如图 2-10 所示，如何提高匹配率，最 佳的处理方法是修改网格边长， 网格平均边长越小， 网格精度越高， 匹配度也越 高。本例中网格数为 9334 个，匹配度为

17、72.3%。因此可以通过缩短网格的平均 长度来提高匹配率。双击方案任务视窗中的 ，“ 工具”页面显示“生成网格”定义信息，选中“重新划分网格”复选框，如图 3-2 所示。将默认的边长 3.85 改为 3.0。单击“立即划分网格”按钮，系统对自动网格进行重新划分，划分后的网 格如图 3-3 所示。网格统计如图 3-4所示。图 3-4 “网格统计”对话框重新划分好的网格数 9996 个，纵横比范围 1.15900048.75000。匹配度 80.6%， 满足冷却和翘曲分析要求。3.2 网格自动修补Moldflow 提供的网格自动修补功能能够自动搜索并处理模型中存在的单 位交叉和单元重叠问题， 同时

18、可以改进单元的纵横比， 对表面模型非常有效， 但 该功能不能完全解决所有网格中存在的问题。操作方法：选择“网格”，“网格工具”，“自动修复”命令，“工具”页面显 示如图 3-5 所示的“自动修复”定义信息。图 3-5 “自动修复”定义信息 单击“应用”按钮，系统自动修补所有的交叉和重叠网格单元，改善网格的 纵横比。3.3 纵横比处理 纵横比处理功能可以降低模型网格的最大纵横比，使其接近所给出的目标 值。操作方法：选择“网格” ，“网格工具”，“修改纵横比”命令， “工具”页面 中显示如图 3-6 所示的“修改纵横比”定义信息。在“目标最大纵横比”文本框 中输入用户所需的数值。图 3-6 “修改

19、纵横比”定义信息3.4 网格自动合并选择“网格”，“网格工具”，“整体合并”命令， “工具”页面显示如图 3-7 所示的“整体合并”定义信息。黄色空格出现合并公差默认值，本例设置合并公差为 0.5，单击“应用”按钮，合并报告显示“合并的节点数： 242”，如图 3-8 所示。图 3-7 “整体合并”定义信息 图 3-8 整体合并结果信息实训四 分析类型与材料选择4.1 MPI 分析应用实例 在设置浇口位置之前应进行浇口位置分析，依据分析结果设置浇口位置，从 而避免由于浇口位置设置不当可能引起的制件缺陷。 以按摩器为例进行最佳浇口 位置分析，实例模型如图 4-1 所示。图 4-1 实例模型（1）

20、 选择“文件”，“打开工程”，系统弹出“打开工程” 对话框，选择.mpi， 单击“打开”按钮，此时在工程管理视窗中显示“工程 anmo”。在模型区显示已 经划分好网格的按摩器网格模型。如图 4-2 所示。（2）选择材料。按摩器的成型材料为 PC，选择“分析”，“选择材料” 命令， 或者双击方案任务视窗中的 图标，系统弹出“选择 材料”对话框如图 4-3 所示。（3）搜索材料。在图 4-3 所示的对话框中，“常用材料”栏为空，因此用户 需要搜索的方法查找材料。单击“搜索”按钮，系统弹出如图 4-4 所示的“搜索标准”对话框，在“搜索字段”列表框中选择“材料名称缩写” ，在“子字符串” 文本框中输

21、入“ PC”。单击“搜索”按钮，系统进入“选择 热塑性塑料”对话框，如图 4-5 所示。图 4-4 “搜索标准”对话框图 4-5 “选择热塑性”对话框（4）选择目标材料。单击目标材料，如图 4-5 所示中的 15 号，用户可以单 击“详细资料”按钮来查看 PC塑料特性，如图 4-6 所示，单击“确定”按钮回 到图 4-5 所示的“选择热塑性塑料“对话框。图 4-6 “热塑性塑料”对话框（5）确定材料。 在“选择热塑性塑料”对话框中单击“选择“按钮，回到“选择材料”对话 框，对话框中“制造商”和“牌号”已改变。 单击“确定”按钮完成材料的选择。 此时，方案任务视窗中的材料显示为 ，如图 4-7所

22、示。图 4-7 方案任务视窗（6）设置分析类型MPI 默认的分析类型为“充填” ，现将分型类型设置为“浇口位置” ，设置方法为，双击任务视窗中的 图标，进入“选择分析顺序”对话框，选择浇口位置”如图 4-8 所示。单击“确定”按钮，分析类型设置为“浇口位置”图 4-8 “选择分析顺序”对话框如图 4-9 所示图 4-9 设定分析类型Moldflow 以不同的图标显示不同类型的分析，方便观察当前的分析类型。 充填分析：模拟熔体从进入模型开始，到熔体到达模具型腔的末端过程。计 算模腔被填满过程中， 流动前沿位置。 预测制品在相关工艺参数设置下的充填行 为，获得最佳的浇注系统设计。流动分析：用于预测

23、热塑性高聚物在模具内的流动， MPI 模拟从注塑点开始 逐渐扩散到相邻的流动前沿， 直到流动前沿扩展并充填制品上最后一个点， 完成 流动分析。目的是获得最佳的保压阶段设置。冷却分析：用来分析模具内的热传递，主要包含塑件和模具温度，冷却时间 等，目的是判断制品冷却效果的优劣，计算出冷却时间，确定成型周期。翘曲分析：用于判定采用热塑性材料成型的制品是否会出现翘曲，如果出现 翘曲的话，查出翘曲原因。（7）分析求解双击方案任务视窗中的 ，提交分析，系统弹出如图 4-10 所示的 提示框单击“确定”按钮， “分析日志”页面显示最佳浇口分析过程信息，如图 4-11所示，方便查看信息。图 4-10 选择分析

24、类型提示框图 4-11 “分析日志”页面（8）查看结果MPI 为用户提供了结果彩图， 便以用户客观的选择合理的浇口位置。 选择方案任务视窗中的 复选框，在模型显示区域出现分析结果如图4-12 所示。图 4-12 最佳浇口位置由于按摩器结构因素， 考虑到外观美观， 不能将浇口放在其表面， 只能放在边缘。实训五 浇注系统创建本例讲解按摩器上盖的一模两腔的浇注系统创建过程，如图 5-1 所示图 5-1 示例模型（ 1） 选择“文件”，“打开工程”，系统弹出“打开工程”对话框，选择 .mpi， 单击“打开”按钮，此时在工程管理视窗中显示“工程 anmo”。在模型区显示已经划分好网格的按摩器网格模型。如

25、图 5-2 所示。图 5-2 按钮器网格模型（2） 采用手工方式创建一模两件。先将整个模型朝 z 方向移动 20mm。选择“建模”，“移动”，“平移”命令，工具页面显示“平移”定义信息 , 如 图 5-3 所示。框选整个模型，在“矢量”文本框中输入（ 0 0 20），单击“应用” 按钮，整个模型朝 Z方向移动 20 mm。用镜像方式复制模型。选择“建模” ，“复制”，“镜像”命令，工具页面显示 “镜像”定义信息，如图 5-4 所示。镜像平面选择 XY平面，采用复制方式镜像， 单击“运用”按钮，模型被镜像，一模两件创建完毕，如入 5-5 所示。图 5-5 一模两件(3)创建浇口中心线查找节点 N

26、4532和节点 N9197，分别偏移 5mm。偏移节点 N4532。选择“建模”，“移动”，“平移”命令，“工具”页面显示 “复制”定义信息如图 5-6 所示。在“矢量”文本框中输入( 0 0 -5 )。以同样 的方法对节点 N9197进行偏移。节点偏移结果如图 5-6 所示。图 5-6 节点偏移结果创建浇口中心线。选择“建模” ，“创建直线”，“直线”命令，“工具”页面 显示“创建直线”定义信息，如图 5-7 所示。分别选择节点 N4532和节点 N9197， 单击“选择选项”选项组右边按钮，设置浇口形状参数，弹出如图 5-8 所示“赋 新属性”对话框。创建新的直线属性，单击图 5-8 所示

27、的“新建”按钮，选择“冷浇口” ，弹 出 5-9 所示的对话框，设定截面形状为圆形，外形为椎体。图 5-9 “冷浇口”对话框再次单击图 5-9 中的“编辑尺寸”按钮，弹出“截面尺寸”对话框，设定始 端直径为 3.5 mm，锥角度为 15deg，如图 5-10 所示。图 5-10 截面尺寸定义单击“确定”按钮，返回到图 5-9 中，单击“应用”按钮，生成浇口中心线， 同样的方法创建第二条浇口中心线。如图 5-11 所示。图 5-11 浇口中心线(3) 创建分流道中心线 创建中间点。选择 “建模”，“创建节点”，坐标中间创建节点 “命令，“工具” 页面显示“坐标中间创建节点”定义信息，如图 5-1

28、2 所示。选择两个浇口末端 节点，单击“应用“按钮，生成如图 5-13 所示的中间节点。图 5-12 “坐标中间创建节点”对话框图 5-13 生成中间节点创建分流道中心线。选择“建模” ，“创建直线”，“直线”命令，“工具”页 面显示“创建直线”定义，单击 ，设置浇口形状参数，设置截面形状为圆形， 外形为柱体。再次单击“编辑尺寸”按钮，弹出“截面尺寸”对话框，定义分流 道截面直径为 5 mm。单击“确定”按钮，单击“应用”按钮，生成分流道中心 线，如图 5-14 所示。(4)创建分流道中心线创建主流道始端节点。选择“建模” ，“创建节点”，“按偏移”命令，“工具页面显示”偏移创建节点“定义，如

29、图 5-15 所示，选择中间节点，偏移量为 (-50 0 0),数量为 1。单击“应用“按钮得到如图 5-16所示的新节点。图 5-15 “偏移创建节点”对话框图 5-16 主流道始端节点 创建主流道中心线，选择“建模” ，“创建直线”，“直线”命令，“工具”页 面显示“创建直线”，单击 按钮， 设置浇口形状参数，选择主流道，单击编辑设 定主流道外形为椎体，再次单击“编辑尺寸”按钮，进入“截面尺寸”对话框。 设定始端直径为 3.5 mm，锥度角为 3deg,单击“确定”按钮，单击“应用”按钮。 得到主流道中心线。如图 5-17 所示。图 5-17 主流道中心线（5）浇口网格划分 创建的流道和浇

30、口中心线要划分网格才能参与计算。 选择“网格”，“生成网格”命令，如图 5-18 生成的流道。图 5-18 浇注系统网格模型实训六 MPI 充填分析充填分析为模拟塑料从注射到模腔被填满整个过程， 预测制品在模型中的填 充行为。模拟结果包括填充时间，压力，流动前沿温度，分子趋向，剪切速度， 气穴，熔接痕等，这里以按摩器上盖填充过程，示例模型及分析结果，如图 6-1 所示。1）打开工程打开一模两件按摩器上盖模型2） 设置分析类型双击方案任务栏中的 图标，如图 6-2 所示，系统弹出“选择分析顺序”对话框，如图 9-3 所示。在“选择分析顺序”对话框中选择“填充” ，单击“确定”按钮，此时任务 类型显示“填充”。（ 3） 材料选择 按摩器材料选择选择为默认的 PP。（ 4） 设定注射位置双击方案任务栏中的 图标，单击主流道入口节点，注射位置设定完成。如图 9-4 所示。图 9-4 设定注射位置5) 工艺过程参数设置双击方案任务视窗中的 ，弹出图 9-5所示的对话框。 接受默认选项。图 9-5 工艺参数6) 提交分析双击方案任务视窗中的立即分析图标，求解开始分析计算。( 7) 填充分析结果充填时间：如图 9-6 所示，充填时间是 1.105S图 9-6 充填时间流动前沿温度：流动前沿温度如图 9-7 所示，显示流动前沿温度分布情况， 温度差异为 4，表示该模型温差不大，较合理。