基于Moldflow软件的《材料成型过程CAE》课程改革
黄耀光
（百色学院，广西 百色）
摘 要： 讨论在《材料成型过程CAE》教学过程中，使用Moldflow软件教学，以手机电池盖板注塑成型为例，介绍注塑过程CAE分析流程，对注塑过程中的充填分析和冷却分析模拟分析，使学生更容易理解注塑工艺过程CAE，从而提高学习的兴趣和教学效果。
关键词： 注塑成型工艺；Moldflow ；教学改革
一 引言
我校于2015年开展《材料成型过程CAE》教学，课程大纲包含了材料成型CAE技术基础和软件的实践上机操作。我校使用Moldflow软件教学，指导学生上机操作。但是我校的Moldflow教学仍然是以多媒体教学方式为主，学生兴趣不高，教学效果差。为了提高学生软件应用能力，培养操作兴趣，本文将手机电池盖板注塑成型过程模拟分析作为《材料成型过程CAE》课程设计的内容进行了创新教学，取得了良好的效果。下面将介绍课程改革的主要内容。
二 课程设计目标
本课程设计目标是对一款手机电池盖板的注塑工艺进行分析，通过注塑过程CAE模拟分析，对工艺做出评价。首先手机电池盖板要求三维建模，输出STL格式文件，网格划分，构建浇注系统，构建冷却系统，设置注塑工艺参数，包括充填工艺参数，冷却工艺参数等，通过分析结果，对注塑工艺进行优化，最终确定注塑工艺方案。
三 课程设计内容
（一）手机电池盖板CAE模拟分析流程
利用Moldflow软件进行分析时，其分析流程为：新建项目工程——导入产品模型——划分网格——诊断并修复网格缺陷——选择分析项目——选择分析材料——设定成型工艺参数——开始分析——分析结果查看——分析结果报告制作[1]。
导入手机电池盖板的UG三维模型的STL文件，对手机电池盖板模型进行网格划分，并对网格进行检查和修补，如图1。
将真菌测得ITS rDNA序列以及放线菌16 S rDNA与GenBank数据库中已有的序列进行BLAST比对。结果证明菌株YX-25与Alternaria sp. 的同源性最高为99%。结合已观察到的菌落特征，鉴定为Alternariaalternate。菌株YX-32与Streptomyces sp. 的同源性最高为100%。结合已观察到的菌落特征，鉴定为Streptomycesexfoliatus，见图6、7。
充填分析能实现塑料熔体在模具型腔内充满整个型腔的过程模拟，本案例中填充分析内容包含了注塑原料的选择，浇注系统的构建，注塑位置的指定，及注塑工艺参数的设置，在完成一系列参数的设置后，得到模拟结果。本教学案例中手机电池盖板采用一型两件浇注系统方案，模拟结果如图2至图6。
本案例中，冷却分析包含了上下两层水道的创建，冷却水道的网格划分，以及冷却水道的进水口设置，冷却工艺参数的设置，完成一系列设置后执行分析，得到如图7至图9的模拟结果。
（二）充填分析
下面将介绍本案例中的手机电池盖板的充填分析和冷却分析的部分内容。
从图2至图6显示，填充时间约为0.3468s，流动前沿温度范围253.8～255.4℃，最大注射压力为58.98MPa，最大剪切速率为12498[1/s]，锁模力最大值为12.5[tonne]。以上数据均达到设计要求，零件充填速度快，时间短，压力大，充填效果好。
图1 网格划分
图2 充填时间
图3 流动前沿处的温度
图4 剪切速率
图5 最大注射压力
图6 锁模力
图7 冷却回路分析
图8 回路管壁温度
图9 零件平均温度
（三）冷却分析
设P为偏序集,对任意x∈P，↓x={y∈P:y≤x},↓A=∪x∈A↓x,A↑={x∈P:x为A的上界},A↓={x∈P:x为A的下界},令Aδ=A↑↓,显然(↓x)δ=↓x。
从模拟结果表明，冷却液介质的温度控制在25～25.23℃之间，温度没有明显变化，冷却回路管壁表面温度控制效果好，温度在25.14～26.28℃之间，管壁表面温度不高且变化不明显，管壁表面温度与冷却介质之间的温度差为1.05℃，远小于5℃温差标准要求，温度分布也比较均匀，平均温度控制在30.19～36.07℃，符合工艺要求。
四 结束语
本次课程改革创新教学中，以手机电池盖板的注塑工艺分析案例教学，取得了良好的效果。在学生整个工艺模拟分析过程中，熟练掌握了Moldflow软件基本操作，学生学习兴趣大幅提高，同时课程理论知识部分与上机操作实践紧密结合，学生对注塑工艺分析，优化有更充分的理解，为将来进行工程实践打好了基础。
近30年来，很多西方发达国家已经进入后工业化时期，城市建设呈现郊区蔓延和旧城核心区衰败的现象，城市更新与改造重在激活城市中心区空间的生命力，丰富城市居民的日常生活，带动周边地区的可持续发展。
参考文献
[1] 卢钢.基于苎麻_PP材料的汽车内饰件注塑成型工艺仿真研究[D].湖南：湖南大学，2013.
本文引用格式： 黄耀光.基于Moldflow软件的《材料成型过程CAE》课程改革[J]. 教育现代化，2019，6(59):56-59.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.59.021
基金项目： 百色学院2016年度校级教育教学改革工程项目（2016JG57）；2017 年度广西高校中青年教师基础能力提升项目（2017KY0727）；百色学院 2016 年度本科专业核心课程（2016HXKC01）。
作者简介： 黄耀光，男，汉族，广西田东人，高级工程师，主要研究方向：材料成型，模具方向。
标签：注塑成型工艺论文; Moldflow论文; 教学改革论文; 百色学院论文;