Moldflow軟件在《材料成型過程模擬》課程中的應用

劉 峰，沈洪雷

（常州工學院，江蘇 常州 213000）

Moldflow軟件在《材料成型過程模擬》課程中的應用

劉 峰，沈洪雷

（常州工學院，江蘇 常州 213000）

根據(jù)《材料成型過程模擬》課程的目的和內容，探討了在課程教學內容上應用Moldflow軟件的模擬分析來展示相關課程內容的方法，從而達到提高課程教學品質、激發(fā)學生學習興趣的目的。

Moldflow；注射成型工藝；教學研究

注射成型具有可以一次成型各種結構復雜和尺寸精密的制件、成型周期短、生產(chǎn)率高、大批生產(chǎn)時成本低廉、易于實現(xiàn)自動化或自動化生產(chǎn)等優(yōu)點，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，需要既懂機械、模具設計，又十分了解塑料高分子材料的流動行為與成型過程的復合技術人員。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)，他們需要進一步拓寬視野，學習必要的塑料成型過程的基本原理和規(guī)律，以便掌握更先進塑料注射模具的設計方法。

正是基于這樣的應用背景，常州工學院及時開設了《材料成型過程模擬》課程，以適應市場對模具人才的要求。

1 《材料成型過程模擬》課程目的與內容

《材料成型過程模擬》是一門在學習注射成型技術相關知識基礎上的專業(yè)必修課，主要內容包括講授材料成型模擬技術的基礎理論和CAE軟件Moldflow的實踐操作、應用等內容。通過本課程的學習，使學生了解注射成型技術的發(fā)展、成型工藝對制件品質的影響及材料成型模擬技術的基礎知識等內容；掌握Moldflow軟件分析步驟及基本操作命令，使學生具有運用該軟件進行模具設計的初步能力。

2 Moldflow軟件介紹

Moldflow是專業(yè)進行注塑成型計算機輔助工程分析（CAE）的系列軟件，Moldflow Plastics Insight（MPI）可以模擬整個注塑成型過程，也可以對塑料制件的設計、生產(chǎn)和品質進行優(yōu)化。Moldflow提供了強大的分析功能、可視化功能和項目管理工具，使用戶可以進行深入的分析和優(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，進行填充、動、冷卻及翹曲等系列分析，并采用先進的后處理技術方便地觀察分析結果。

為滿足教學與科研的需要，常州工學院于2005年從Moldflow公司購買了Moldflow Plastics Insight的正式授權。

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方法，基本全是理論教學，多是圖片和枯燥的理論性講解，學生經(jīng)常會產(chǎn)生迷惑。為了讓學生充分理解工藝過程，掌握重點內容，通常會進行一些生產(chǎn)實習，以增加學生對注塑的感性認識。然而，由于人數(shù)較多，生產(chǎn)現(xiàn)場管理需要，機器結構不可視等因素的影響，效果不是很明顯。而Moldflow的模擬動畫演示功能，將注塑工藝過程以計算機動畫的形式，形象生動地展現(xiàn)給每位同學，讓學生可以突破時間空間的限制，觀察注塑射過程，理解注塑成型方法。Moldflow軟件作為理論教學與工程應用的橋梁，許多知識點可以通過Moldflow軟件進行模擬驗證，使學生更好地掌握理論知識并培養(yǎng)工程意識。

下面通過對塑料收集盒蓋的注射成型過程進行模擬分析，來講解加強筋厚度對產(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。從結構上看，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 改進前制件縮凹

在塑料收集盒蓋的FLOW分析完成，對其結果進行分析，可看到Sink index指標存在一定的問題，通過模擬云圖可以清楚發(fā)現(xiàn)，在制件加強筋對應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)品內外部材料沒有同時冷卻固化，造成體積收縮不均勻。延伸到產(chǎn)品的結構，很有可能是加強筋厚度設計不當，造成的冷卻固化不均勻性。盡管凹痕不會影響制件的強度和功能，然而卻嚴重影響制件的表觀品質，必須要改進。

圖3 原制件加強筋結構

圖4 修改后制件縮凹

根據(jù)模擬計算分析結果以及對縮凹產(chǎn)生原因的深入分析，提出修改制件加強筋厚度的方案。原來加強筋結構與厚度如圖3所示。新的方案里，將加強筋的厚度減少了1.5mm，重新對修改后的制件結構進行FLOW分析。再觀察Sink index指標，發(fā)現(xiàn)加強筋處仍存在縮凹，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5.4%下降到4.8%，充分說明加強筋厚度的大小對產(chǎn)品表面縮凹有著重要影響。

在上面這個例子里，加強筋厚度對產(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單的文字講解，限于條件沒辦法做相應的實驗來求證，學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)在學生眼前，加深了學生的印象，并對理論有了更深的理解，從而提高了課堂的教學效果。

4 結束語

Moldflow軟件在《材料成型過程模擬》課程中的應用，豐富了塑料成型領域的課程教學，加強了學生三維空間想象力的培養(yǎng)，充分調動了學生的學習興趣，增加了授課信息量，提升了學生對重點內容的理解，為模具設計相關專業(yè)的學生成為社會需求的人才打下基礎。總之，Moldflow軟件為傳統(tǒng)教學方法提供了有效地輔助手段，使理論與實踐得到更好的結合。

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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。