Moldflow软件在《材料成型过程模拟》课程中的应用

刘 峰，沈洪雷

（常州工学院，江苏 常州 213000）

Moldflow软件在《材料成型过程模拟》课程中的应用

刘 峰，沈洪雷

（常州工学院，江苏 常州 213000）

根据《材料成型过程模拟》课程的目的和内容，探讨了在课程教学内容上应用Moldflow软件的模拟分析来展示相关课程内容的方法，从而达到提高课程教学品质、激发学生学习兴趣的目的。

Moldflow；注射成型工艺；教学研究

注射成型具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的制件、成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，在塑料加工行业中，占有非常重要的地位，目前世界塑料成型模具产量中，约半数以上为注射模具。

塑料注射模具的快速增长，需要既懂机械、模具设计，又十分了解塑料高分子材料的流动行为与成型过程的复合技术人员。因此，作为材料成型及控制工程专业的工程人员，面临新的挑战，他们需要进一步拓宽视野，学习必要的塑料成型过程的基本原理和规律，以便掌握更先进塑料注射模具的设计方法。

正是基于这样的应用背景，常州工学院及时开设了《材料成型过程模拟》课程，以适应市场对模具人才的要求。

1 《材料成型过程模拟》课程目的与内容

《材料成型过程模拟》是一门在学习注射成型技术相关知识基础上的专业必修课，主要内容包括讲授材料成型模拟技术的基础理论和CAE软件Moldflow的实践操作、应用等内容。通过本课程的学习，使学生了解注射成型技术的发展、成型工艺对制件品质的影响及材料成型模拟技术的基础知识等内容；掌握Moldflow软件分析步骤及基本操作命令，使学生具有运用该软件进行模具设计的初步能力。

2 Moldflow软件介绍

Moldflow是专业进行注塑成型计算机辅助工程分析（CAE）的系列软件，Moldflow Plastics Insight（MPI）可以模拟整个注塑成型过程，也可以对塑料制件的设计、生产和品质进行优化。Moldflow提供了强大的分析功能、可视化功能和项目管理工具，使用户可以进行深入的分析和优化。用户可以方便地输入CAD模型，选择和查找材料，建立分析模型，进行填充、动、冷却及翘曲等系列分析，并采用先进的后处理技术方便地观察分析结果。

为满足教学与科研的需要，常州工学院于2005年从Moldflow公司购买了Moldflow Plastics Insight的正式授权。

3 Mold flow软件与《材料成型过程模拟》课程

以前的塑料成型过程的基本原理的教学方法，基本全是理论教学，多是图片和枯燥的理论性讲解，学生经常会产生迷惑。为了让学生充分理解工艺过程，掌握重点内容，通常会进行一些生产实习，以增加学生对注塑的感性认识。然而，由于人数较多，生产现场管理需要，机器结构不可视等因素的影响，效果不是很明显。而Moldflow的模拟动画演示功能，将注塑工艺过程以计算机动画的形式，形象生动地展现给每位同学，让学生可以突破时间空间的限制，观察注塑射过程，理解注塑成型方法。Moldflow软件作为理论教学与工程应用的桥梁，许多知识点可以通过Moldflow软件进行模拟验证，使学生更好地掌握理论知识并培养工程意识。

下面通过对塑料收集盒盖的注射成型过程进行模拟分析，来讲解加强筋厚度对产品表面缩凹的影响规律。

塑料收集盒盖是汽车仪表台组建之一，用于车上收集盛放杂物，它的模型如图1所示。从结构上看，该制件以曲面为主，各部位的壁厚尺寸基本均匀。

图1 制件图

图2 改进前制件缩凹

在塑料收集盒盖的FLOW分析完成，对其结果进行分析，可看到Sink index指标存在一定的问题，通过模拟云图可以清楚发现，在制件加强筋对应的外表面有明显的缩凹产生，如图2所示。产生的原因通常是产品内外部材料没有同时冷却固化，造成体积收缩不均匀。延伸到产品的结构，很有可能是加强筋厚度设计不当，造成的冷却固化不均匀性。尽管凹痕不会影响制件的强度和功能，然而却严重影响制件的表观品质，必须要改进。

图3 原制件加强筋结构

图4 修改后制件缩凹

根据模拟计算分析结果以及对缩凹产生原因的深入分析，提出修改制件加强筋厚度的方案。原来加强筋结构与厚度如图3所示。新的方案里，将加强筋的厚度减少了1.5mm，重新对修改后的制件结构进行FLOW分析。再观察Sink index指标，发现加强筋处仍存在缩凹，如图4所示。但缩凹的程度明显减少，最大缩凹百分比由原来5.4%下降到4.8%，充分说明加强筋厚度的大小对产品表面缩凹有着重要影响。

在上面这个例子里，加强筋厚度对产品表面缩凹的影响，在以前的课堂上仅仅可以只能做一些简单的文字讲解，限于条件没办法做相应的实验来求证，学生也仅仅是记住了却不能很好理解。但现在通过Moldflow软件模拟制件成型过程，可以形象直观地把这种变化呈现在学生眼前，加深了学生的印象，并对理论有了更深的理解，从而提高了课堂的教学效果。

4 结束语

Moldflow软件在《材料成型过程模拟》课程中的应用，丰富了塑料成型领域的课程教学，加强了学生三维空间想象力的培养，充分调动了学生的学习兴趣，增加了授课信息量，提升了学生对重点内容的理解，为模具设计相关专业的学生成为社会需求的人才打下基础。总之，Moldflow软件为传统教学方法提供了有效地辅助手段，使理论与实践得到更好的结合。

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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

刘 峰（1979—），男，江苏丰县人，讲师，硕士研究生,研究方向：材料成型及控制工程。