《CADCAE软件应用实践》综合实验报告.doc

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: 312011080302413 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）总评目 录摘要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4 CAD组件设计 5 成型过程CAE分析及讨论 5.1 5.1.1 5.26 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、Unigraphics NX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，Autodesk Moldflow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） 4 CAD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