班    级：   材 料 2009-2   

姓    名：     刘 建 平     

学    号：  20090310040201  

制    品：     手 机 壳     

指导教师：     匡 唐 清     

第一章 分析前的准备

一、CAD模型的准备

1.CAD模型造型

打开PRO/E，依据零件实体对零件进行造型，如图1-1：

图1-1 

保存副本为ptr0001.igs，以便能导入moldflow中进行后续分析。

2.CAD模型的检查、修复与简化

打开CAD Doctor，点击Import，将ptr0001.igs文件导入进来，首先点击Check按钮，进行模型的检查，如图1-2和1-3所示

然后点击Stitch按钮，对模型进行缝合，修复后的效果如图1-4和1-5所示。

图1-4                                 图1-5

将模式由Translation切换为Simplification，进行模型的简化，简化模型的一些细小特征可以在保证运算结果基本不变的情况下大大缩减计算机运算的时间，有利于设计效率的提高。通过Check All Fillet按钮和Remove All（Fillets）按钮，对相应小特征进行简化，简化后的效果如图1-6和1-7所示。

图1-6                            图1-7

完成模型的简化后，单击右键，选择Abort View Manipulation，再次将模式由Translation切换为Simplification，单击Heal按钮，完成内核的转换，再Export为001_out.udm文件。注意，此步骤必不可少，不然无法导出udm文件。

同理，对prt0001.igs文件进行导入、检测、修复、简化、Heal、导出，最终也相应得到prt0001_out.udm文件。

二、CAE网格模型的准备

1.网格的划分

完成CAD模型的修复与简化工作后，就可以进行网格划分了。首先，新建工程up_down.mpi，放于指定的文件夹内。再将经过CAD Doctor处理后的udm文件导入进来，选择双层面网格类型。

成功导入后，可通过 建模 里面的 曲面连通性诊断 检测处理后的文件是否有问题，确保无误。在此，由于盒子上盖顶端面未与Z坐标轴对齐，可以通过 建模 里面的 移动/复制 选项中的 旋转 使其与Z坐标轴垂直。

这样做的的目的是方便后续流道系统及冷却系统创建等工作的顺利进行。

完成以上准备工作后，就可以进行网格的划分了。

方案一：双击创建网格，全局边长取4mm，其他默认。单击立即划分网格。划分完网格后，再进行网格统计，如下图1-8和1-9所示。

图1-8                                     图1-9

方案一：选择局部薄壁区域，设置局部网格密度1；双击创建网格，全局边长取3mm，其他默认。单击立即划分网格。划分完网格后，再进行网格统计，如下图1-10和1-11所示。

图1-10                                   图1-11

从统计结果来看，方案二的纵横比更小，而且其他情况都还算良好。故选择方案二。然后进行修复，使纵横比达到要求。

2.网格的诊断与修复

由于纵横比偏高，我们可以通过 网格诊断 中的 纵横比诊断 查出所有纵横比高于6的单元，再通过节点网格工具和边网格工具，如节点网格工具中的合并节点、插入节点、移动节点、对齐节点和边网格工具中的交换边等，对网格进行修复。

值得注意的是，网格的修复是以模型不发生变形为前提条件的，这就要求每进行一步修复，都必须仔细观察网格模型是否偏离零件原来的模型，如果发现模型已然变形，则必须撤销重做。正因为如此，在进行如节点合并的操作中，第一个节点的选择尤为重要。

当然，也可以通过网格修复向导来进行网格的修复，不过，由于网格修复向导一般不易观察到网格模型形状的具体变化，遇到问题可能不易及时发现，且修复效果和修复效率都不太好，没有手动修复来得灵活，故不推荐使用。

对手机壳网格模型分别进行修复后，再进行网格的统计，结果纵横比接近于6即可。

第二章 充填分析及优化

一、材料的选择

零件是用PC材料注射成型的，这里分析选用Bayer MaterialScience公司的Makroblend UT-620 G。材料细节如图2-1和2-2所示。

图2-1                               图2-2

二、浇口位置的选择

分析前的准备工作完成后就可以进行正式的分析了，首先进行的是充填分析及其优化。而要进行充填分析就必须先确定浇口位置。

首先对完成网格修复工作的上盖方案进行分析，复制网格划分方案，将其命名为浇口位置。设置分析序列为浇口位置，工艺设置采用默认，双击开始分析。分析完成后，查看分析结果，如图2-3所示。

根据零件的实际作用及要求，需要较好的表面光洁度，故考虑把浇口设计在手机壳的一侧，采用侧浇口，如图2-4

图2-4

三、成型窗口分析

复制浇口优化后的方案，将其命名为成型窗口。分析序列选择成型窗口，工艺设置中，注塑机最大注射压力为140MP，可行成型窗口中注射压力因子设为0.8，首选成型窗口中流动前沿温度下降最大下降设为20℃，流动前沿温度上升最大上升设为2℃，注射压力因子设为0.5，其他默认，双击开始分析。

查看分析结果，由图2-5质量XY图可以看出，在模具温度为88.℃，熔体温度为281.1℃条件下，成型质量达到0.821，满足0.8以上要求。在此，取模温为90℃，料温为280℃。

由图2-6区域 2D幻灯片图可以看出，在模温为90℃，料温为280℃条件下，注射时间从0.4s到1.0s都在首选区域范围内，成型窗口比较宽，也就是说，在满足良好质量的前提下，工艺参数有足够调节的余地，可以大大降低由于外来条件干扰影响造成的废品率。

查看分析的其他结果，可以看出，在注射时间为0.8s时的最大压力降为47MP，最大剪切速率为2690[1/s]，远小于材料允许的40000[1/s]，最大剪切应力为0.022MP，小于材料许可的0.4MP。

初步分析来看，各项指标都较良好，均满足要求。

图2-5

图2-6

从成型窗口分析结果来看，在模具温度为90℃，熔体温度为280℃，制件成型质量高达0.82，注射时间首选区域从0.4s到1.0s，最大压力降为47MP，最大剪切速率为2690[1/s]，最大剪应力为0.22MP，同样满足要求。

综合以上分析结果，取模具温度为90℃，熔体温度为280℃，注射时间取二者成型窗口重叠处，也就是0.4s到1.0s，取中间值为0.8s。

四、充填分析

工艺参数确定之后就可以进行充填分析了。先复制出已完成成型窗口分析工作的prt0001_out.udm制品方案。分析序列选择充填，工艺设置中，模具表面温度设为90℃，熔体温度设为280℃，充填控制选择注射时间，设为0.8s，速度/压力切换设为自动，保压控制选择%充填压力与时间，参数采用默认，双击开始分析。

查看分析结果，由图2-7的充填时间和图2-8的压力可以看出，左右两零件充填不平衡，右边的先充满，左边的后充满，当右边充满后，左边零件继续充填，而右边的零件则由于充填的继续，受到充填压力的影响而产生过保压。这可以通过后续的流道系统加以平衡。由图2-12的熔接痕可以看出，在属性中将流动前沿温度加亮显示，可以看出熔接痕的流动前沿温度均在254℃以上，熔接质量较好。

查看分析的其他结果，流动前沿温度下降5.7℃，最低温度主要在壁厚较小处和充填开始时。剪切速率最高为335[1/s]，壁上剪应力最大为1.663MP，略大于材料许可的最大剪应力，在实际成型工艺中，可通过提高熔体温度或者降低注射速度来降低其剪应力。

如图2-7,2-8,2-9所示;

图2-7 流动前沿温度

图2-8剪切速率

图2-9 壁上剪切应力

第三章 流道平衡与尺寸优化

一、流道系统的创建

熔体充模分析完成后，就可以着手流道系统的创建及其优化了。流道系统的创建可通过流道系统向导完成，也可以手动创建。为了比较二者的优劣，分别加以创建，再分别进行分析。方案一，采用向导创建，方案二采用手动方式创建。

流道系统创建前，必须先确定流道类型。根据制品的外形，选用点浇口三板模冷流道。

由于该制件浇口位置的特殊性，选择采用手动创建流道。

手动创建流道的顺序：通过确定节点位置，节点连线，定义属性，网格划分，手动完成流道系统的创建。具体如下：

首先，进行浇口的设计。浇口位置分别取在坐标为（210,14,7）和（150,42，7）位置处，浇口高为2，宽为3的长方体，网格划分全局边长取1mm，以确保浇口有至少三个单元，使分析更为准确。

然后，进行分流道的设计。为了便于冷流道凝料的脱模，防止因为加工原因使模仁孔和定模板孔因同轴度差异而导致无法脱模，在模仁与定模板的分界面上做个台阶，设置不同的直径尺寸，这样做，大大提高了模具的加工工艺性。测量两浇口之间的X,Y方向上的距离，为便于熔体的流动，将其设置为一段圆弧和一段直线相连接，以减小流动过程中产生的剪切应力。通过计算取直线长15，圆弧半径为20，分流道的直径为4，网格划分全局边长取5mm。

接下来，进行主流道的设计。主流道截面选择圆锥形，顶部直径取3mm，底部宽度取6mm，高度取100mm。网格划分全局边长取3mm。

如图3-1，3-2所示。

图3-1                             图3-2

二、充填分析

流道系统创建后，先进行充填分析。分析序列选择充填，工艺设置中，模具表面温度设为90℃，熔体温度设为280℃。充填控制选择流动速率，由未带流动系统的充填分析日志可以看出，注射时间为0.8s。速度/压力切换选择由%充填体积，设为100%，保压控制选择%充填压力与时间，保压控制曲线设置为10s的100%充填压力。工艺参数设置完成后，将竖直流道的流道平衡约束设置为固定，使流道平衡分析时更改的只是水平分流道的尺寸，这样，也方便加工，不至于因为流道平衡使流道尺寸更改的很离谱，且改动量也小，工作量也小。完成以上设置后，双击开始分析。

充填结果如图3-3，3-4，3-5所示：

图3-3 充填时间

图3-4 流动前沿温度

图3-5 壁上剪切应力

三、流道平衡分析

由于以上方案充填不平衡，需进行流道平衡分析。复制浇口优化方案，设置分析序列为流道平衡。工艺设置中，充填设置不变，流道平衡设置中的目标压力可以以注射位置处最大压力作参考，略小于它就可。高级选项中，时间收敛公差设为3%，压力收敛公差设为3MP，其他默认，双击继续分析。

分析完成后，会自动生成一个方案，一个采用流道平衡优化后的流道尺寸做充填分析的方案，查看其充填结果。由图3-6充填时间可以看出，充填基本平衡。从图3-7来看，左右两边基本平衡。

图3-6

图3-7

第四章 冷却分析及优化

一、零件分析

流道系统创建完毕后，就可以开始冷却系统的构建了。分析零件的尺寸工艺性，制件的壁厚几乎都接近于1mm，壁厚较均匀，凝固时间最短，加上型腔较浅，模具本身温度较低。故冷却系统较为简单，可采用冷却向导进行 系统的构造。

二、冷却系统的构建及分析

冷却组件包括，冷却水管、隔水板、模具边界等。

点击建模中的冷却回路向导，指定水管直径为10，水管与制品间间距为25，管道数为2，管道中心间距30，制品之外距离80，点击完成即可。

效果如图4-1，4-2所示；

图4-1

图4-2

模具边界创建：模具边界不必构建的和模具的实际外尺寸一模一样。重要的是要将产品模型，浇注系统以及冷却水管等几何结构包含在内。冷却水管不应该延伸出模具边界，当水管的单元穿过模具边界时，容易导致分析无法收敛。一般的做法是测量水管和产品的外尺寸，然后左右各加上50mm ，就是模具边界的尺寸。

通过测量，得到上下盖X方向的最大尺寸约为480mm，Y方向的最大尺寸约为60mm，Z方向最大尺寸为60mm。考虑到还有水管要构建，所以取模具边界尺寸，X为600mm，Y为150mm，Z为250mm。

模具边界通过模具表面向导来构建，原点选在坐标为（0,0,0）处，尺寸为，X600mm，Y150mm，Z250mm。创建完成后，也应对模具边界网格进行取向诊断和修复。

第五章 保压分析及优化

一、保压分析

流道系统、冷却系统创建完毕后，整副模具基本上就确定了。保压分析主要就是调节保压曲线，这完全可以在注塑机上完成。

复制冷却优化方案，将其命名为保压分析。分析序列选择冷却+充填+保压，工艺设置中，冷却设置，模具表面温度设为90℃，熔体温度设为280℃，开模时间设为5s，注射+保压+冷却时间（IPC时间）选择指定。流动设置，充填控制选择注射时间，时间为1s，之所以设成具体数值，是为了方案之间的对比。速度/压力切换选择自动，保压控制选择%充填压力与时间，保压曲线设置中，由图3-9得充填时间为1.234s，取为2s，所以保压时间为49-2=47s，保压压力采用默认的80%充填压力。

完成设置后，双击继续分析。分析完成后，查看分析结果，由图5-1顶出时的体积收缩率可以看出，制品顶出时，主体部分的收缩率均为3%到4%之间，靠近浇口处收缩率为3%左右，靠近充填末端处为4%左右。但壁厚为4mm的两个角，收缩率高达7%以上。下载本文