Moldflow模流分析从入门到精通

学编程从入门到实践

         Moldflow模流分析
          从入门到精通

李代叙  等编著

清 华 大 学 出 版 社

北  京

内 容 简 介

本书由浅入深，全面、系统地介绍了模流分析软件Moldflow的使用方法。书中提供了大量实例，供读者实战演练。另外，为了帮助读者更好地学习，本书专门提供了配套的多媒体教学视频，这些视频和本书所有的实例文件一起收录于本书的配书DVD光盘中。

本书共20章，分为4篇。第1篇介绍了注塑成型的基本知识和模流分析软件Moldflow的一般操作过程；第2篇介绍Moldflow软件的界面操作、网格的划分、网格的诊断、网格的处理、浇注系统的创建以及冷却系统的创建等模流分析的前处理操作；第3篇介绍了Moldflow的工艺参数分析、填充分析、流动分析、冷却分析、翘曲分析等常用分析类型和分析结果；第4篇详细介绍了对电池后盖、管件接头、电话外壳、MP3外壳、手机外壳等实例的操作分析，以提高读者实战水平。

本书涉及面广，从基本基础知识到基本操作，再到实例演练，几乎涉及Moldflow的所有重要知识。本书适合所有想全面学习Moldflow技术的人员阅读，也适合各种使用Moldflow的工程技术人员使用。对于经常使用Moldflow做注塑成型加工工艺和注塑模具设计的人员，更是一本不可多得的参考书。

本书封面贴有清华大学出版社防伪标签，无标签者不得销售。

版权所有，侵权必究。侵权举报电话：010-62782989  13701121933

图书在版编目（CIP）数据

Moldflow模流分析从入门到精通 / 李代叙等编著. —北京：清华大学出版社，2012.4

ISBN 978-7-302-27599-2

Ⅰ. ①M…  Ⅱ. ①李…  Ⅲ. ①注塑 – 塑料模具 – 计算机辅助设计 – 应用软件，Moldflow  Ⅳ.  ①TQ320.5-39

中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第266613号

责任编辑：夏兆彦

封面设计：

责任校对：徐俊伟

责任印制：

出版发行：清华大学出版社                                   

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印 刷 者：

装 订 者：肖  米

经    销：全国新华书店

开    本：185mm×260mm        印    张：26.75             字    数：671千字

          （附光盘1张）

版    次：2012年4月第1版                                      印    次：2012年4月第1次印刷

印    数：1～5000

定    价：25.00元

产品编号：043742-01

当当地址：https://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=22730797

目    录
第1篇  基础知识篇
第1章  注塑成型基础知识        2
1.1  注塑成型基础知识        2
1.1.1  注塑成型原理        2
1.1.2  塑料的塑化        3
1.2  注塑成型机        3
1.3  注塑成型模具        5
1.3.1  概述        6
1.3.2  冷流道注塑成型模具        6
1.3.3  热流道或绝流道注塑成型模具        7
1.4  注塑成型过程及工艺条件        7
1.4.1  注塑成型过程        7
1.4.2  工艺条件        8
1.5  注塑常用塑料的主要性质        9
1.5.1  概述        9
1.5.2  热塑性塑料        10
1.5.3  热固性塑料        14
1.6  常见制品缺陷及产生原因        15
1.6.1  飞边        15
1.6.2  气泡或真空泡        16
1.6.3  凹陷及缩痕（Sink Mark）        16
1.6.4  翘曲变形（Warping）        17
1.6.5  裂纹及白化（Craze Crack）        18
1.6.6  欠注（Short Shot）        18
1.6.7  银纹（Silver Streaks）        19
1.6.8  流痕（Flow Mark）        19
1.6.9  熔接痕（Weld Lines）        20
1.6.10  变色（Color Change）        21
1.6.11  表面光泽不良（Lusterless）        21
1.6.12  黑斑（Black Specks）        22
1.6.13  脱模不良（Die Adhesion）        22
1.6.14  尺寸不稳定（Unstable Gauge）        23
1.6.15  喷射（Jetting）        24
1.6.16  表面剥离（Delamination）        24
1.6.17  鱼眼（Fish Eyes）        25
1.7  本章小结        25
第2章  Autodesk Moldflow软件简介及安装        26
2.1  Autodesk Moldflow软件简介        26
2.2  Autodesk Moldflow软件的安装        27
2.2.1  安装Autodesk Moldflow Insight 2010模块        27
2.2.2  安装Autodesk Moldflow Design Link 2010模块        31
2.3  本章小结        33
第3章  Moldflow一般分析流程        34
3.1  新建一个工程项目        34
3.2  导入或新建CAD模型        34
3.3  划分网格        35
3.4  检验及修改网格        36
3.5  选择分析类型        42
3.6  选择成型材料        43
3.7  工艺参数        44
3.8  选择浇口位置        45
3.9  创建浇注和冷却系统        46
3.10  分析        48
3.11  分析结果        48
3.12  本章小结        53
第2篇  前处理操作篇
第4章  初识Moldflow        56
4.1  有限元分析基础        56
4.2  注塑成型模拟技术        56
4.3  Moldflow的操作界面介绍        57
4.3.1  文件操作        58
4.3.2  编辑和视图操作        62
4.3.3  建模操作        62
4.3.4  网格操作        75
4.3.5  分析操作        75
4.3.6  结果操作        77
4.3.7  工具操作        78
4.3.8  帮助系统        81
4.3.9  报告        82
4.4  本章小结        82
第5章  网格划分        83
5.1  网格的类型        83
5.1.1  中面网格        83
5.1.2  实体网格        84
5.1.3  表面网格        84
5.2  网格的划分        85
5.3  网格的状态统计        88
5.4  本章小结        90
第6章  网格诊断        91
6.1  网格纵横比诊断        91
6.2  重叠单元诊断        93
6.3  网格配向诊断        94
6.4  网格自由边诊断        96
6.5  网格连通性诊断        97
6.6  单元厚度诊断        99
6.7  网格出现次数诊断        100
6.8  双面层网格匹配诊断        101
6.9  折叠面诊断        103
6.10  零面积单元诊断        104
6.11  本章小结        106
第7章  网格处理        107
7.1  网格自动修补        107
7.2  纵横比处理        108
7.3  网格整体合并        108
7.4  删除单元工具        109
7.5  边工具        111
7.5.1  交换边工具        111
7.5.2  缝合自由边工具        112
7.5.3  填充孔工具        114
7.6  重新划分网格        115
7.7  节点工具        117
7.7.1  合并节点        117
7.7.2  插入节点        119
7.7.3  对齐节点        120
7.7.4  移动节点        122
7.7.5  清除节点        123
7.7.6  匹配节点        124
7.8  平滑节点        126
7.9  创建区域        127
7.10  单元取向        128
7.11  创建三角形网格        130
7.12  网络缺陷处理        131
7.13  本章小结        133
第8章  浇注系统创建        134
8.1  浇口设置与浇口网格划分        134
8.1.1  概述        134
8.1.2  一模多腔的布局        135
8.1.3  浇口设置与网格划分        137
8.2  流道设计与流道网格划分        140
8.2.1  概述        141
8.2.2  流道的创建        141
8.2.3  流道网格划分        145
8.3  向导创建浇注系统        147
8.4  本章小结        149
第9章  冷却系统创建        150
9.1  冷却系统构件建模        150
9.2  冷却系统网格划分        154
9.3  设定冷却液入口        156
9.4  向导创建冷却系统        157
9.5  本章小结        159
第3篇  分析与结果操作篇
第10章  分析类型与工艺设备选择        162
10.1  浇口位置分析        162
10.1.1  常见的浇口类型        162
10.1.2  最佳浇口分析的设置        163
10.1.3  最佳浇口分析的结果        165
10.2  成型工艺窗口分析        165
10.2.1  成型工艺窗口分析设置        165
10.2.2  成型工艺窗口分析的结果        168
10.3  DOE分析        170
10.3.1  对填充的优化        170
10.3.2  对流动的优化        175
10.4  工艺优化分析        180
10.4.1  工艺优化（充填）分析        180
10.4.2  工艺优化（流动）分析        185
10.5  其他分析        189
10.6  本章小结        190
第11章  充填分析        191
11.1  充填分析工艺参数设置        191
11.1.1  建立充填分析工艺参数        191
11.1.2  充填分析的工艺参数        196
11.2  充填分析结果        198
11.3  本章小结        201
第12章  流动分析        202
12.1  流动分析工艺参数设置        202
12.1.1  建立流动分析工艺参数        202
12.1.2  流动分析的工艺参数        206
12.2  流动分析结果        207
12.3  本章小结        211
第13章  冷却分析        212
13.1  冷却分析工艺参数设置        212
13.1.1  建立冷却分析工艺参数        212
13.1.2  冷却分析的工艺参数        214
13.2  冷却分析结果        215
13.2.1  冷却分析结果的判定和分析过程        215
13.2.2  分析冷却结果        217
13.3  本章小结        220
第14章  翘曲分析        221
14.1  翘曲分析工艺参数设置        221
14.1.1  翘曲分析序列        221
14.1.2  翘曲分析实例        222
14.1.3  翘曲分析的工艺参数        228
14.2  翘曲分析结果        229
14.2.1  翘曲分析过程        229
14.2.2  所有因素引起变形        230
14.2.3  冷热不均引起变形        232
14.2.4  收缩不均引起变形        233
14.2.5  取向和角效果引起变形        235
14.3  本章小结        235
第15章  分析报告输出        236
15.1  分析报告输出应用示例        236
15.2  编辑分析报告        240
15.3  本章小结        242
第4篇  实战案例篇
第16章  电池后盖——工艺参数调整        244
16.1  概述        244
16.2  最佳浇口位置分析        244
16.2.1  分析前处理        244
16.2.2  分析计算        251
16.2.3  结果分析        252
16.3  产品的初步成型分析        253
16.3.1  分析前处理        253
16.3.2  分析计算        258
16.3.3  结果分析        260
16.3.4  模具设计和工艺设计的调整        266
16.4  产品设计方案调整后的分析        266
16.4.1  分析前处理        266
16.4.2  分析计算        270
16.4.3  结果分析        271
16.5  本章小结        277
第17章  管件接头——充填分析        278
17.1  概述        278
17.2  最佳浇口位置分析        278
17.2.1  分析前处理        278
17.2.2  分析计算与结果        284
17.3  产品的初步成型分析        285
17.3.1  分析前处理        285
17.3.2  分析计算        295
17.3.3  结果分析        295
17.3.4  产品及模具设计调整        297
17.4  产品设计方案调整后的分析        298
17.4.1  分析前处理        298
17.4.2  分析计算        311
17.3.3  结果分析        312
17.5  本章小结        314
第18章  电话外壳——流动分析        315
18.1  概述        315
18.2  最佳浇口位置分析        315
18.2.1  分析前处理        315
18.2.2  分析计算        321
18.2.3  结果分析        321
18.3  产品的初步成型分析        322
18.3.1  分析前处理        322
18.3.2  分析计算        332
18.3.3  结果分析        334
18.3.4  工艺设计调整        338
18.4  产品设计方案调整后的分析        338
18.4.1  分析前处理        338
18.4.2  分析计算        343
18.4.3  结果分析        345
18.5  本章小结        348
第19章  MP3外壳——冷却分析        349
19.1  概述        349
19.2  最佳浇口位置分析        349
19.2.1  分析前处理        349
19.2.2  分析计算        354
19.2.3  结果分析        355
19.3  产品的初步成型分析        356
19.3.1  分析前处理        356
19.3.2  分析计算        361
19.3.3  结果分析        363
19.3.4  模具设计和工艺设计的调整        367
19.4  产品设计方案调整后的分析        367
19.4.1  分析前处理        367
19.4.2  分析计算        374
19.4.3  结果分析        376
19.5  本章小结        380
第20章  手机外壳——翘曲分析        381
20.1  概述        381
20.2  最佳浇口位置分析        381
20.2.1  分析前处理        381
20.2.2  分析计算        386
20.2.3  结果分析        388
20.3  产品的初步成型分析        389
20.3.1  分析前处理        389
20.3.2  分析计算        393
20.3.3  结果分析        393
20.3.4  模具设计和工艺设计的调整        401
20.4  产品设计方案调整后的分析        401
20.4.1  分析前处理        401
20.4.2  分析计算        405
20.4.3  结果分析        405
20.5  本章小结        413

前    言
Moldflow发布至今已有几十年了，随着软件版本的不断升级，Moldflow技术也越来越成熟。开发设计人员希望使用Moldflow技术可以快速开发出各种产品。为了让读者快速学习掌握Moldflow 2010的知识，帮助读者掌握Moldflow基础知识和应用技巧，可通过实例练习具备一定的开发能力，开发低成本、高效率的产品。
笔者结合自己多年应用Moldflow的经验和心得体会，花费了一年多的时间写作本书。希望各位读者能在本书的引领下学习Moldflow，并成为一名应用高手。本书结合大量操作技巧，全面、系统、深入地介绍了Moldflow的操作应用，并以大量实例贯穿于全书的讲解之中，最后还详细介绍了对电池后盖、管件接头、电话外壳、MP3外壳、手机外壳等实例的操作分析。学习完本书后，读者应该可以具备独立进行Moldflow操作应用的能力。
本书特色
1．内容全面、系统、深入
本书介绍了Moldflow的基础知识、操作界面、分析前处理、分析及其结果处理等内容，最后还详细介绍了5个实际案例的分析。
2．讲解由浅入深，循序渐进，适合各个层次的读者阅读
本书从Moldflow的基础开始讲解，逐步深入到Moldflow技术及应用，内容梯度从易到难，讲解由浅入深，循序渐进，适合各个层次的读者阅读，并均有所获。
3．贯穿大量的实例和技巧，迅速提升操作水平
本书在讲解知识点时贯穿了大量短小精悍的典型实例，并给出了大量的应用技巧，以便让读者更好地理解各种概念和技术，体验实际应用，迅速提高操作应用水平。
4．详解案例分析，提高实战水平
本书详细介绍了对电池后盖、管件接头、电话外壳、MP3外壳、手机外壳等实例的操作分析。通过这五个案例，可以提高读者的对软件的操作应用水平，从而具备独立进行操作应用的能力。
5．提供技术支持，答疑解惑
读者阅读本书时若有任何疑问可发E-mail到gz_lidaixu@126.com获得帮助。
本书内容及体系结构
第1篇  基础知识篇（第1～3章）
本篇主要介绍模流分析方面的基本知识，其主要内容包括注塑成型基础知识、Autodesk Moldflow软件简介及安装、Moldflow一般分析流程等。通过本篇的学习，读者可以掌握模流分析的基本知识和Moldflow的分析流程。
第2篇  前处理操作篇（第4～9章）
本篇主要介绍Moldflow的前处理操作，其主要内容包括Moldflow软件的界面操作、网格的划分、网格的诊断、网格的处理、浇注系统的创建，以及冷却系统的创建等内容。通过本篇的学习，读者可以掌握Moldflow的前处理。
第3篇  分析与结果操作篇（第10～15章）
本篇主要介绍Moldflow常用的分析类型及其分析结果，其主要内容包括Moldflow的工艺参数分析与结果、填充分析与结果、流动分析与结果、冷却分析与结果、翘曲分析与结果等。通过本篇的学习，读者可以掌握Moldflow常用的分析类型及其分析结果。
第4篇  实战案例篇（第16～20章）
本篇主要介绍Moldflow的实例操作应用，其主要内容包括对电池后盖、管件接头、电话外壳、MP3外壳、手机外壳等实例的操作分析。通过本篇的学习，读者可以全面应用前面章节所学的知识进行应用，达到可以独立操作分析的水平。
本书读者对象
        Moldflow初学者；
        想全面学习Moldflow技术的人员；
        从事注塑成型加工工艺设计的人员；
        从事注塑模具设计的工程技术人员；
        从事塑料结构件设计的工程技术人员；
        大中专院校的学生；
        社会培训班学员。
本书作者
本书由李代叙编写。其他参与编写的人员有周静、陈世琼、陈欣、陈智敏、董加强、范礼、郭秋滟、郝红英、蒋春蕾、黎华、刘建准、刘霄、刘亚军、刘仲义、柳刚、罗永峰、马奎林、马味、欧阳昉、蒲军、齐凤莲、王海涛、魏来科、伍生全、谢平。在此表示感谢！

编    者

第10章  分析类型与工艺设备选择
分析是AMI的核心，对AMI软件进行正确的操作只是做分析的基础。对于一个AMI分析师，还要能对模具或制品成型的好坏有个判断，更要能给出合理的改进方案。因此，必须在掌握了AMI分析软件操作的基础上，结合相关的塑料成型知识和经验，才能灵活应用AMI，使模拟分析在最大程度上发挥其优越性。
10.1  浇口位置分析
AMI中的浇口位置优化分析可以根据模型几何形状、相关材料参数，以及工艺参数分析出浇口最佳位置。用户可以在设置浇口位置之前进行浇口位置分析，依据这个分析结果设置浇口位置，从而避免由于浇口位置设置不当可能引起的制品缺陷。
如果案例模型需要设置多个浇口，那么用户可以对模型进行多次浇口位置分析。当模型已经存在一个或者多个浇口，那么进行浇口位置分析会自动分析出附加浇口的最佳位置。

10.1.1  常见的浇口类型
常见的浇口类型主要有以下几种。
        边浇口（Edge Gate）：是最常见的浇口之一，它的厚度一般是制件壁厚的50%～75%。用户可以通过创建两点一维单元制作边浇口，它的截面形状可以是长方形也可以是梯形。
        点浇口：是最常见的浇口之一，是一种尺寸很小的浇口。这种浇口容易使塑料在开模时实现自动切断。
        潜伏式浇口（submarine gate）：是由点浇口演变而来的，它具有点浇口的特点，还具有其进料位置一般选在制品侧面较隐避处，不影响制品的美观。
        护耳式浇口（Tab Gate）：护耳式浇口与边浇口有点类似，不同的是护耳式浇口通过护耳连接到制件上。这种浇口可以用来降低制件的剪切应力，剪切应力留在护耳式中；这种浇口还可以用来改变料流的方向，避免引起喷射的现象。
        主流道浇口（Sprue Gate）：主流道浇口直接深入到制件中。该浇口的尺寸由喷嘴的孔径决定。适用于特别大的塑料制品。用户可以用一维单元创建。
        环浇口：根据制件的几何形状可以分为对称和不对称两种类型。当需要设置多个浇口时，对称形状的制件要遵循每个浇口流长相等和填充体积相等的原则；不对称形状的制件由于本身就不能达到自然平衡，所以每个浇口的填充体积和压力降都不尽相同。不对称形状的制件可能需要较多的浇口数目以获得平衡流动或者产生合理的熔接线位置，同时降低注塑压力。
注意：在实际生产中，通常制件的浇口形状都比较复杂，运用AMI中的手工创建浇口功能有时也难以达到实际的要求。在这种情况下，可以将浇口与制件一起在CAD软件中构建，然后将其导入AMI中，在该位置创建浇注系统或者直接设置为注塑口，进行分析。

10.1.2  最佳浇口分析的设置
在进行浇口位置分析之前，需要选择实际生产用的成型材料和设置成型工艺条件，可以使用AMI默认的工艺条件。如果用于分析的模型采用单浇口成型，那么不需要设置注塑浇口；如果用于分析的模型采用多浇口成型，则需要对模型进行多次浇口位置分析。直接打开光盘内的文件X:\第10章\ch10-0\ch10.mpi模型文件。双击【dvd_方案】方案，激活该方案，显示的模型如图10.1所示。
（1）选择【分析】|【设置分析序列】|【浇口位置】命令，完成分析类型的设置，如图10.2所示。
              
              图10.1  dvd后盖示例模型                            图10.2  浇口位置分析类型
本例选择常用于电子产品的PC（聚碳酸酯）作为分析的成型材料

（2）选择【分析】|【选择材料】命令，弹出【选择材料】对话框，如图10.3所示。从对话框中的【制造商】下拉列表框的下三角按钮中选择材料的生产者为Dow Chemical USA，再从牌号下拉列表框的下三角按钮中选择所需要的牌号为Calibre IM 401-18。单击【确定】按钮完成选择并退出选择材料对话框，结果如图10.4所示。

（3）选择【分析】|【工艺设置向导】命令，弹出【工艺设置向导－浇口位置设置】对话框，如图10.5所示。设置模具表面温度为95℃，熔体温度为300℃。

（4）选择【分析】|【开始分析】命令，弹出【选择分析类型】对话框，如图10.6所示，单击【确定】按钮，程序开始运算分析。屏幕显示中给出了Recommended Gate Location at Node Number（最佳浇口位置所在节点的编号），图10.7所示为浇口位置分析屏幕显示。