《CADCAE軟件應(yīng)用實(shí)踐》綜合實(shí)驗報告.doc

綜合實(shí)驗報告（計算機(jī)類）題 目: 燒水壺CAD建模及成型過程CAE分析學(xué) 院: 材料科學(xué)與工程 年級 、專業(yè): 2011級材料成型及控制工程 學(xué) 生 姓 名: 蔣旭東 學(xué) 號: 312011080302413 指 導(dǎo) 教 師: 彭必友 開 題 時 間: 2013 年 12 月 23 日完 成 時 間: 2014 年 1 月 3 日學(xué)習(xí)態(tài)度（15）技術(shù)水平與實(shí)際能力（25）創(chuàng)新（10）說明書（報告書、圖紙）質(zhì)量（50）總評目 錄摘要1引言1實(shí)驗?zāi)康? 實(shí)驗平臺簡介3 實(shí)物零件簡介及設(shè)計要求4 CAD組件設(shè)計 5 成型過程CAE分析及討論 5.1 5.1.1 5.26 總結(jié)參考文獻(xiàn)中文摘要 此次課程設(shè)計主要是對燒水壺進(jìn)行三維建模設(shè)計，燒水壺是日常生活中常用的設(shè)備，這次課程設(shè)計也包括對燒水壺把手塑料進(jìn)行模流分析。利用proe軟件建立三維實(shí)體零件圖，分別建立燒水壺壺身，壺嘴，提手，把手等的三維模型。并在裝配環(huán)境下實(shí)現(xiàn)各零件的裝配以及整個實(shí)體的分解。然后利用MOLDFLOW軟件進(jìn)行模流分析，由填充，翹曲等分析結(jié)果得出零件在注塑過程中的注射壓力圖，熔體流動前沿溫度分布等等。并以減少注塑時翹曲變形為目標(biāo)，通過修改相關(guān)參數(shù)，提出不同的方案，進(jìn)行分析比較。關(guān)鍵詞：燒水壺 CAD建模 MOLDFLOW 模流分析引 言在proe三維建模過程中，會用到曲面建模方法，比如壺身是利用旋轉(zhuǎn)和曲面混合而成，混合成不規(guī)則的光滑曲面，再通過加厚得到。而且在裝配界面下將燒水壺的各個零件裝配好，也可以實(shí)現(xiàn)整個實(shí)體的分解。利用moldflow對燒水壺把手進(jìn)行充填分析，將把手草繪圖導(dǎo)入到moldflow軟件中，選擇把手的材料，一般為ABS，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格統(tǒng)計和網(wǎng)格檢測，不合理的要對網(wǎng)格進(jìn)行修改。然后進(jìn)行最佳澆口位置分析，設(shè)置注射位置，設(shè)置澆注系統(tǒng)和冷卻回路系統(tǒng)，最后對瓶蓋進(jìn)行充填，冷卻，保壓和翹曲分析并得出分析結(jié)果。以減小翹曲變形為前提，設(shè)計不同的方案，再分別對提手進(jìn)行分析，對各方案比較，最終得出一個最合理的注塑方案。1 實(shí)驗?zāi)康谋緦?shí)驗是自選或自行設(shè)計一塑件，對其進(jìn)行CAD三維建模，然后進(jìn)行成形分析。其中CAD主要包括實(shí)體特征的建立、曲面特征的創(chuàng)建、零件設(shè)計變更、零件裝配的基本操作和工程圖的制作；CAE部分主要包括MOLDFLOW應(yīng)用初步，可對塑件進(jìn)行充填、保壓、冷卻、分子取向、翹曲、澆口位置等分析，預(yù)測選定件可能出現(xiàn)的缺陷，并分析起原因，并提出解決辦法，以實(shí)驗來驗證所提出解決辦法的可行性。2 實(shí)驗平臺簡介1）CAD平臺 CAD主要是指產(chǎn)品的幾何建模及相關(guān)技術(shù)。目前比較流行的二維軟件是AutoCAD，比較實(shí)用的三維軟件UG、Pro/Engineer、Unigraphics NX等集二維、三維、CAD/CAM于一體的眾多國外軟件.此次實(shí)驗選用的是Pro/E建模軟件。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 （2）CAE平臺 CAE指工程設(shè)計中的計算機(jī)輔助工程，指用計算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等。而CAE軟件可作靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動態(tài)分析；研究線性、非線性問題；分析結(jié)構(gòu)（固體）、流體、電磁等。 CAE軟件的主體是有限元分析）軟件.常用的CAE軟件主要有Ansys,ADINA,LS-DYNA,Moldflow.本次實(shí)驗采用的是Moldflow分析軟件。 Moldflow仿真軟件具有注塑成型仿真工具，能夠驗證和優(yōu)化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。該軟件能夠通過仿真設(shè)置和結(jié)果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。從薄壁零件到厚壁、堅固的零件，Autodesk Moldflow的幾何圖形支持可以幫助用戶在最終設(shè)計決策前試驗假定方案。3 實(shí)物零件簡介及設(shè)計要求燒水壺壺身上部分為不規(guī)則曲面，下部分為規(guī)則曲面，壁厚較薄，表面光滑，壺嘴為不規(guī)則曲面，把手為塑料件，實(shí)體圖如下圖（1）所示 圖（1） 4 CAD組件設(shè)計燒水壺分為5個可拆分部件，壺身，壺蓋，提手，固定釘，塑料把手。其中壺身由旋轉(zhuǎn)和邊界混合在加厚得到，壺身上的壺嘴是掃描混合得到，壺蓋是旋轉(zhuǎn)在抽殼得到，提手是掃描混合得到，把手是拉伸得到。各零件和三維模型和裝配圖，分解圖如下 壺身三維圖 固定釘三維圖 壺蓋三維圖 提手三維圖 塑料把手三維圖 燒水壺裝配圖5 成型過程CAE分析及討論1. CAE分析前處理對塑料把手的CAE前處理，先將存為STL格式的塑料把手維圖導(dǎo)入moldflow中，然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格診斷，對不符合要求的網(wǎng)格單元要進(jìn)行修改，網(wǎng)格劃分好后，選擇分析類型為充填、保壓分析，然后選擇把手材料，多為ABS。然后利用一模4腔制件，在分別設(shè)計出澆注系統(tǒng)和冷卻回路系統(tǒng)，最后設(shè)置好工藝參數(shù)即可進(jìn)行分析。步驟如下圖所示： 網(wǎng)格劃分 一模四腔 澆注系統(tǒng) 建立冷卻回路系統(tǒng)工藝參數(shù) 充填時間2. 分析結(jié)果(1） 充填時間：充填時間反映了澆注整個型腔所需的時間，從結(jié)果圖上可以看出上蓋兩側(cè)的充填時間基本相等，對稱性很好(2)速度/壓力切換時的壓力：速度/壓力切換時的壓力反映了產(chǎn)品的充填情況，圖中灰色區(qū)域說明未填充滿，需要進(jìn)行改進(jìn)，可以適當(dāng)提高注射壓力，模具溫度，或改變澆口位置是之靠近該區(qū)域。 速度/壓力切換時的壓力 氣穴 （3）氣穴：由右圖可以看出氣穴主要出現(xiàn)在分型面，利于排氣，處于邊緣處的氣穴可以通過開排氣槽消除。 （4）熔接痕:熔接痕是注塑件的薄弱環(huán)節(jié)，不但影響制品的外觀，而且易于產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響制品的總體強(qiáng)度 熔接痕3針對減少熔接痕的改進(jìn)方案設(shè)計由初始分析方案所得的分析結(jié)果可以看出，初始分析方案還是比較合理的，熔接痕的數(shù)量也較少，為進(jìn)一步減少熔接痕的數(shù)量，長度等，需要對注塑工藝參數(shù)進(jìn)行修改。（1）熔接痕產(chǎn)生原因熔接痕的長生有很多影響因素，不如，塑料流動性不佳，制品壁厚太薄或壁厚差異太大，模具溫度太低，流道、澆口位置不當(dāng)或太小太長，注射速度、保壓、物料溫度太低，射壓或射速太低等等，這些因素都會影響熔接痕強(qiáng)度。（2） 方案改進(jìn) 上面的分析結(jié)果均是系統(tǒng)默認(rèn)的工藝 模溫默認(rèn)為50 熔溫默認(rèn)為為230注射壓力默認(rèn)為120MPa 注塑機(jī)最大注塑壓力為180Mpa根據(jù)影響熔接痕的各因素來改變工藝參數(shù)，設(shè)計了以下兩個方案。方案一 模溫改為65 熔溫改為250分析結(jié)果: 方案一將默認(rèn)的模溫和料溫都提高后，得到如上圖的熔接痕圖，可以看出提高模溫和熔料溫度可以減少熔接痕的產(chǎn)生。方案二 將注射壓力由120MPa增加到135MPa 分析結(jié)果： 方案二將注塑壓力適當(dāng)?shù)脑黾雍?，可以看出熔接痕已?jīng)很不明顯了。這說明適當(dāng)?shù)脑黾幼⑺軌毫p少熔接痕是很有效的。6. 總結(jié)這次課程設(shè)計對proe三維建模又有了更大的提高，特別是在CAE分析和曲面建模方面有了很大的進(jìn)步。但是也存在著很多需要改進(jìn)提升的地方，還需要自身加強(qiáng)對曲