Moldflow軟件在《材料成型過程模擬》課程中的應(yīng)用

劉 峰，沈洪雷

（常州工學(xué)院，江蘇 常州 213000）

Moldflow軟件在《材料成型過程模擬》課程中的應(yīng)用

劉 峰，沈洪雷

（常州工學(xué)院，江蘇 常州 213000）

根據(jù)《材料成型過程模擬》課程的目的和內(nèi)容，探討了在課程教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)用Moldflow軟件的模擬分析來(lái)展示相關(guān)課程內(nèi)容的方法，從而達(dá)到提高課程教學(xué)品質(zhì)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

Moldflow；注射成型工藝；教學(xué)研究

注射成型具有可以一次成型各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜和尺寸精密的制件、成型周期短、生產(chǎn)率高、大批生產(chǎn)時(shí)成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在塑料加工行業(yè)中，占有非常重要的地位，目前世界塑料成型模具產(chǎn)量中，約半數(shù)以上為注射模具。

塑料注射模具的快速增長(zhǎng)，需要既懂機(jī)械、模具設(shè)計(jì)，又十分了解塑料高分子材料的流動(dòng)行為與成型過程的復(fù)合技術(shù)人員。因此，作為材料成型及控制工程專業(yè)的工程人員，面臨新的挑戰(zhàn)，他們需要進(jìn)一步拓寬視野，學(xué)習(xí)必要的塑料成型過程的基本原理和規(guī)律，以便掌握更先進(jìn)塑料注射模具的設(shè)計(jì)方法。

正是基于這樣的應(yīng)用背景，常州工學(xué)院及時(shí)開設(shè)了《材料成型過程模擬》課程，以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)模具人才的要求。

1 《材料成型過程模擬》課程目的與內(nèi)容

《材料成型過程模擬》是一門在學(xué)習(xí)注射成型技術(shù)相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)上的專業(yè)必修課，主要內(nèi)容包括講授材料成型模擬技術(shù)的基礎(chǔ)理論和CAE軟件Moldflow的實(shí)踐操作、應(yīng)用等內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解注射成型技術(shù)的發(fā)展、成型工藝對(duì)制件品質(zhì)的影響及材料成型模擬技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)等內(nèi)容；掌握Moldflow軟件分析步驟及基本操作命令，使學(xué)生具有運(yùn)用該軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的初步能力。

2 Moldflow軟件介紹

Moldflow是專業(yè)進(jìn)行注塑成型計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）的系列軟件，Moldflow Plastics Insight（MPI）可以模擬整個(gè)注塑成型過程，也可以對(duì)塑料制件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。Moldflow提供了強(qiáng)大的分析功能、可視化功能和項(xiàng)目管理工具，使用戶可以進(jìn)行深入的分析和優(yōu)化。用戶可以方便地輸入CAD模型，選擇和查找材料，建立分析模型，進(jìn)行填充、動(dòng)、冷卻及翹曲等系列分析，并采用先進(jìn)的后處理技術(shù)方便地觀察分析結(jié)果。

為滿足教學(xué)與科研的需要，常州工學(xué)院于2005年從Moldflow公司購(gòu)買了Moldflow Plastics Insight的正式授權(quán)。

3 Mold flow軟件與《材料成型過程模擬》課程

以前的塑料成型過程的基本原理的教學(xué)方法，基本全是理論教學(xué)，多是圖片和枯燥的理論性講解，學(xué)生經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生迷惑。為了讓學(xué)生充分理解工藝過程，掌握重點(diǎn)內(nèi)容，通常會(huì)進(jìn)行一些生產(chǎn)實(shí)習(xí)，以增加學(xué)生對(duì)注塑的感性認(rèn)識(shí)。然而，由于人數(shù)較多，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理需要，機(jī)器結(jié)構(gòu)不可視等因素的影響，效果不是很明顯。而Moldflow的模擬動(dòng)畫演示功能，將注塑工藝過程以計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的形式，形象生動(dòng)地展現(xiàn)給每位同學(xué)，讓學(xué)生可以突破時(shí)間空間的限制，觀察注塑射過程，理解注塑成型方法。Moldflow軟件作為理論教學(xué)與工程應(yīng)用的橋梁，許多知識(shí)點(diǎn)可以通過Moldflow軟件進(jìn)行模擬驗(yàn)證，使學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)并培養(yǎng)工程意識(shí)。

下面通過對(duì)塑料收集盒蓋的注射成型過程進(jìn)行模擬分析，來(lái)講解加強(qiáng)筋厚度對(duì)產(chǎn)品表面縮凹的影響規(guī)律。

塑料收集盒蓋是汽車儀表臺(tái)組建之一，用于車上收集盛放雜物，它的模型如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上看，該制件以曲面為主，各部位的壁厚尺寸基本均勻。

圖1 制件圖

圖2 改進(jìn)前制件縮凹

在塑料收集盒蓋的FLOW分析完成，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析，可看到Sink index指標(biāo)存在一定的問題，通過模擬云圖可以清楚發(fā)現(xiàn)，在制件加強(qiáng)筋對(duì)應(yīng)的外表面有明顯的縮凹產(chǎn)生，如圖2所示。產(chǎn)生的原因通常是產(chǎn)品內(nèi)外部材料沒有同時(shí)冷卻固化，造成體積收縮不均勻。延伸到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，很有可能是加強(qiáng)筋厚度設(shè)計(jì)不當(dāng)，造成的冷卻固化不均勻性。盡管凹痕不會(huì)影響制件的強(qiáng)度和功能，然而卻嚴(yán)重影響制件的表觀品質(zhì)，必須要改進(jìn)。

圖3 原制件加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)

圖4 修改后制件縮凹

根據(jù)模擬計(jì)算分析結(jié)果以及對(duì)縮凹產(chǎn)生原因的深入分析，提出修改制件加強(qiáng)筋厚度的方案。原來(lái)加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)與厚度如圖3所示。新的方案里，將加強(qiáng)筋的厚度減少了1.5mm，重新對(duì)修改后的制件結(jié)構(gòu)進(jìn)行FLOW分析。再觀察Sink index指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)筋處仍存在縮凹，如圖4所示。但縮凹的程度明顯減少，最大縮凹百分比由原來(lái)5.4%下降到4.8%，充分說明加強(qiáng)筋厚度的大小對(duì)產(chǎn)品表面縮凹有著重要影響。

在上面這個(gè)例子里，加強(qiáng)筋厚度對(duì)產(chǎn)品表面縮凹的影響，在以前的課堂上僅僅可以只能做一些簡(jiǎn)單的文字講解，限于條件沒辦法做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來(lái)求證，學(xué)生也僅僅是記住了卻不能很好理解。但現(xiàn)在通過Moldflow軟件模擬制件成型過程，可以形象直觀地把這種變化呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，加深了學(xué)生的印象，并對(duì)理論有了更深的理解，從而提高了課堂的教學(xué)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

Moldflow軟件在《材料成型過程模擬》課程中的應(yīng)用，豐富了塑料成型領(lǐng)域的課程教學(xué)，加強(qiáng)了學(xué)生三維空間想象力的培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加了授課信息量，提升了學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的理解，為模具設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生成為社會(huì)需求的人才打下基礎(chǔ)?？傊?，Moldflow軟件為傳統(tǒng)教學(xué)方法提供了有效地輔助手段，使理論與實(shí)踐得到更好的結(jié)合。

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Application of Mold flow in Course of Material Molding Process Simulation

LIU Feng,SHEN Hong-lei
（Changzhou Institute of Technology，Changzhou Jiangsu 213000,China）

According to the purpose and content of material molding process simulation.some teaching methods to instructing the important parts of the course are presented by using Moldflow software，which can improve the course quality and encourage the students'interesting.

moldflow；injection molding process;teaching research

G642.4

B

1672-545X（2011）08-0227-02

2011-05-03

劉 峰（1979—），男，江蘇豐縣人，講師，碩士研究生,研究方向：材料成型及控制工程。