华东交通大学
肥皂盒模流分析实训报告
院系：机电工程学院
专业：材料成型及控制工程班级：（模具）12-1班
姓名：刘文波
学号：20
指导老师：匡唐清
目录
第一章三维造型 (1)
第二章 CAD doctor修复和简化 (2)
第三章网络划分和网络修复 (3)
第四章材料选择和浇口位置分析 (5)
第五章填充分析 (8)
第六章浇注系统统和填充分析 (14)
第七章冷却系统分析和优化 (16)
第八章保压分析和优化 (20)
第九章翘曲分析和优化 (23)
第十章总结 (25)
第十一章心得体会与课堂建议 (27)
第一章三维造型
、造型CAD图纸
利用UG制作零件的三维造型，外观主要尺寸为长宽高（130*90*25mm），零件厚度为2mm，大部分壁厚比较均匀，如图1-1所示。
图1-1 零件三视图
、三维建模
通过建立草图、拉伸、扫略、抽壳、替换面、修剪提、分割面、倒圆角等工具生成肥皂盒三维造型，如图1-2所示。
图1-2 肥皂盒三维造型
、导出模型
将制作好的造型以igs格式文件导出，准备导入到CAD doctor修复和简化。
第二章 CAD doctor修复和简化
、导入模型
把从UG导出的igs格式文件导入到CAD doctor中，切换到Translation 状态，然后对零件进行检测。修补之前的模型如图2-1所示。其中自由边316条，自由边环路71条。
图2-1 CAD修复之前模型
、修复模型
对多余的面和边进行删除，缺漏的边和面进行修补。对自由边、自由边环路、自相交等进行修复简化，修复之后的三维模型如图2-2所示。其中自由边0条，自由边环路0条。
图2-2 CAD修复之后模型
、导出制件
将修复之后的模型以udm格式导出，准备下一步的网格划分。
第三章网格划分和网格修复
、网格划分
根据零件的形状和厚度，设置全局边长，一般来说，网格单元边长为壁厚的2~3倍。通过三种方案对比，选出比较合理的方案。
方案1. 全局网格边长为，弦高；
方案2. 全局网格边长为，弦高；
方案3. 全局网格边长为，弦高。
图3-1 三角形网格划分
、网格统计
方案一经过分析得出，纵横比较大，需要调整。匹配率为%，连通区域为1，自由边、重叠单元为0，多重边为109。结果如图3-2所示。方案二匹配率为%，最大纵横比，自由边，重叠单元为0，比较适合。方案三最大纵横比为%，匹配率有所下降，故这里选择方案二。
图3-2 方案1
诊断结果
图3-3 方案2 诊断结果
图3-4 方案3 诊断结果
、网格修复
通过各网格的划分比较，得出方案二的效果较好，
选择方案二做修复和简化
处理如下，再经过缝合、交换边、插入节点等命令对产品进行修复。修复完成的结果如图3-6 所示。其中三角形个数为6404
个，纵横比最大，平均值，满足要求。
图3-5 网格修复
图3-6 修复完成结果 、厚度诊断及修改
结果如图所示，平均厚度2mm ，最厚处达到，最薄处为。需要对局部区域进
行厚度修改。
图3-7 网格厚度诊断
第四章材料选择和浇口位置分析
、材料选择
根据制件的结构、性能、用途等因素，参考模具设计与制造课本选择材料。制件为壳体件肥皂盒，一般可以采用的材料有PP(聚丙烯)、PE（聚乙烯）等。由外光可以看出，外光比较好，且制品成型需要的流动性相对较高，综合选择Generic PP：Generic Default作为本壳体材料。材料的推荐工艺如图4-1所示。
图4-1 材料选择
、浇口位置分析
浇口位置分析有两种方式，运用高级浇口定位器和浇口区域定位器找到合适的地方确定浇口位置。通过观察与分析找到了最佳浇口区域为蓝色和淡蓝色处。
图4-2
最佳浇口位置图
4-3 浇口匹配根据流动阻力分析和结构分析，上图浇口位置区域的流动阻力在填充时阻力较小，暂时确定浇口形式为点浇口和侧浇口，后面再分析得出结论。
方案一为直浇口，如图4-4
所示；方案二为侧浇口，如图4-5
所示。
图4-4 直浇口图4-5 侧浇口
、快速填充
图4-6 充填时间
图4-7 速度压力切换时的压力
图4-8 流动前沿温度
图4-9 达到顶出温度的时间
图4-10 气穴对比
图4-11 填充末端压力
图4-12 熔接痕
通过以上详细的对比，方案一气穴相比方案二多三处，方案一末端压力较方案二高6MPa，方案一有五处熔接痕，且在同一直线上。由此初步判断方案二稍好一些。
第五章成型窗口和充填分析
、成型窗口
直浇口分析：
图5-1
参数设置图5-2 质量成型窗口成型质量最大值为，此刻的时间为,工艺设计参数除了注射机压力改为140MPa,其余均采用默认参数，模具温度区间为20-60 ℃，熔体温度区间为220-260 ℃。先参考日志参数再调节得出上图的质量与温度。模具/熔体
温度为40/240℃，如下图所示。
图5-3 模具/熔体温度
注射时间最大为，最小为，这里取值。
图5-4 最大压力降
由图线可知直浇口方案最大压力降为，值比较小，满足要求。
图5-5 最低流动前沿温度
最低流动前沿温度为℃，温度的下降小于20℃，能保证良好的流动性能。
图5-6 最大剪切速率
直浇口的最大剪切速率为s，小于材料的允许剪切速率100000/s，符合允许要求。
图5-7 最大剪切应力
从图中看出，直浇口方案的最大剪切应力为，处于比较小的值，材料所允许的最大应力值为 MPa,方案符合所需条件。
图5-8 最长冷却时间
直浇口的最长冷却时间为，符合要求。
侧浇口分析：
图5-9 质量成型窗口
成型质量最大值为，此刻的时间为,工艺设计参数除了注射机压力改为140MPa,其余均采用默认参数，模具温度区间为20-60 ℃，熔体温度区间为220-260 ℃。先参考日志参数再调节得出上图的质量与温度。模具/熔体
温度为45/240℃。注射时间最大为，最小为，这里取值。
图5-10 区域成型窗口
注射时间最大为，最小为，这里取值。
图5-11 最大压力降
由图线可知直浇口方案最大压力降为，值比较小，满足要求。
图5-12 最低流动前沿温度
最低流动前沿温度为℃，温度的下降小于20℃，能保证良好的流动性能。
图5-13 最大剪切速率
侧浇口的最大剪切速率为s，小于材料的允许剪切速率100000/s，比直浇口具有更小的剪切速率，符合允许要求。
图5-14 最大剪切应力
从图中看出，侧浇口方案的最大剪切应力为，处于非常小的值，材料所允许的最大应力值为 MPa,方案符合所需条件。
图5-15 最长冷却时间
直浇口的最长冷却时间为，符合要求。
总结：根据以上快速充填分析和成型窗口分析，为了使制件获得更小的残余应力和跟高的强度硬度，我们选择侧浇口方案，后面的分析都将以侧浇口为分析对象。、充填分析
工艺参数充填时间模具温度熔体温度
方案 46℃ 240℃
其余参数均采用默认值，别进行分析，再找出差别比较大的参数图组，得出下图：
a:填充时间 b：温度压力切换时的压力 c：到达顶出温度的时间
d：总体温度 e：壁上剪切应力 f：熔接痕
a. b. c.
d.
e.
f.
图5-16 充填分析结果
从流动前沿温度图中可以看出温度最高为245℃，从图看出达到顶出温度时间为，与设定时间20s足够了。从图中看出，存在有四处熔接痕，但数目不多，因此不会影响零件的整体质量，因此方案可行。
第六章浇注系统和填充分析
、浇注系统
根据制品的结构和特征，如果为了提高生产效率，采取一模两腔设计，如图所示：
图6-1 一模两腔侧浇口
主流道尺寸：圆锥形形状始端直径为3mm，末端直径为6mm,长度为50mm ，属性类型为冷主流道。
分流道尺寸：圆形尺寸直径为4mm，长度为60mm，属性类型为冷流道。
浇口尺寸为矩形，长度为，宽度为2mm，高度为1mm，两腔之间浇口的距离为60mm，属性为冷浇口。
、浇注系统填充分析
由网格统计得制品的体积为： cm3，由成型窗口分析得充填时间：。得出流