?基本概念 (Basic Concept)

本章節(jié)說(shuō)明 Shell 模型的射出成型仿真之操作流程。內(nèi)容包含將幾何模型轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格模型的前處理、計(jì)算的分析設(shè)定，以及檢視分析結(jié)果的后處理。整個(gè)制程的流程圖顯示如下。

匯入幾何

啟動(dòng) Rhinoceros，從目錄：\[安裝路徑]\Samples\Geometry\STL 中加載玩具車(chē)的 CAD 檔案 。(此范例中加載 toycar.stl)

Rhinoceros 與 Moldex3D Mesh 中的圖標(biāo)若按鼠標(biāo)左鍵或右鍵時(shí)，會(huì)有不同的功能。當(dāng)鼠標(biāo)光標(biāo)停在功能圖標(biāo)上，會(huì)出現(xiàn)鼠標(biāo)指令說(shuō)明。例如，「單擊 [Check Free Edges] 」，則表示用鼠標(biāo)左鍵單擊，而「在 [Check Overlapping] 右鍵單擊」，則表示用鼠標(biāo)右鍵單擊。若功能圖標(biāo)旁未標(biāo)注鼠標(biāo)按鍵圖標(biāo)，則表示按鼠標(biāo)左鍵。

作業(yè)窗口 與圖層管理員

?作業(yè)窗口

單擊 [四個(gè)作業(yè)窗口] (4 Viewports) 以切換單一作業(yè)窗口至四個(gè)作業(yè)窗口。

在四個(gè)作業(yè)窗口中，雙擊圖形窗口左上角所顯示的作業(yè)窗口名稱(chēng)，以切換作業(yè)窗口全至屏幕。

建立或編輯對(duì)象時(shí)，請(qǐng)利用四個(gè)作業(yè)窗口來(lái)同時(shí)間檢視不同的畫(huà)面。

?圖層管理員

加載 Rhinoceros 時(shí)將會(huì)顯示「圖層管理員」。若系統(tǒng)沒(méi)有顯示，請(qǐng)單擊 [圖層] (LAYERS) 啟用「圖層管理員」。若僅有一個(gè)圖層，圖層名稱(chēng)為「Default」。您可以重新命名「Default」圖層。

下列為「圖層管理員」的實(shí)用功能：

單擊燈泡圖標(biāo)可隱藏圖層的所有對(duì)象。

單擊彩色方塊可變更圖層的所有對(duì)象顏色。

在圖層管理員上右鍵單擊可新增圖層。

結(jié)合所有表面

1.選取整個(gè)幾何模型

2.在建立網(wǎng)格之前，單擊 [組合] (Join)  將所有表面合并為多層表面。此功能會(huì)在稍后的步驟中，強(qiáng)化網(wǎng)格的整體節(jié)點(diǎn)連接性。

檢查與修復(fù)外露邊緣

在稍后的步驟中，您將要根據(jù)幾何模型建立 2D Shell 網(wǎng)格。但問(wèn)題是：2D Shell 網(wǎng)格模型應(yīng)使用幾何模型的哪一面？在此模型中，因其肋條與浮柱位于模型內(nèi)部，故選取此玩具車(chē)幾何的內(nèi)面。

您決定好此網(wǎng)格基礎(chǔ)架構(gòu)后，請(qǐng)修復(fù)內(nèi)層表面的外露邊緣，并忽略其他。下列步驟將會(huì)引導(dǎo)您完成此制程。

1.選取玩具車(chē)的幾何模型，并單擊 [Show Edges]。在快顯對(duì)話框中，選取 [外露邊緣] (Naked Edges)。旋轉(zhuǎn)檢視角度，以查看內(nèi)面。

預(yù)設(shè)會(huì)以洋紅色標(biāo)注所有外露邊緣。

2.在不關(guān)閉邊緣分析情形下，單擊 [Join 2 Naked Edges] ，并選擇其中一個(gè)外露邊緣，再單擊相同位置，以選取另一個(gè)外露邊緣。雖然看似您在相同的點(diǎn)雙擊，但事實(shí)上您已選取兩個(gè)非常鄰近的外露邊緣。

3.系統(tǒng)會(huì)跳出快顯對(duì)話框，詢問(wèn)您是否要結(jié)合這些側(cè)邊。單擊 [是] (Yes) 進(jìn)行確認(rèn)。

標(biāo)注為深紅色的側(cè)邊則會(huì)變成黑色。

4.重復(fù)步驟 2 與 3 以修復(fù)玩具車(chē)側(cè)邊上的所有外露邊緣。

可能會(huì)有部份外露邊緣無(wú)法被消除。請(qǐng)忽略那些外露邊緣。

修復(fù)外露邊緣是為了在稍后步驟中強(qiáng)化整體節(jié)點(diǎn)的連接性。但是即使您忽略此步驟，也不一定會(huì)遇到節(jié)點(diǎn)連接性的問(wèn)題。

網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)

1.選取此玩具車(chē)的多層表面，并單擊 [Node Seeding] 。

網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)會(huì)建立表面網(wǎng)格建構(gòu)的基礎(chǔ)架構(gòu)。系統(tǒng)會(huì)依據(jù)此步驟中的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)建立表面網(wǎng)格。

2.在快顯對(duì)話框中將 [Initial mesh size] 設(shè)為 3 mm，并單擊 [OK]。然后按下 [Enter] 鍵，確定目前作業(yè)。您輸入的初始網(wǎng)格大小為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離上限。本程序會(huì)盡量依接近初始網(wǎng)格大小，建立所有節(jié)點(diǎn)區(qū)間的網(wǎng)格。

一般而言，元素的大小是依據(jù)塑件尺寸所決定。關(guān)鍵在于元素?cái)?shù)量與計(jì)算時(shí)間之間取得平衡。在此范例中，元素?cái)?shù)量建議不超過(guò) 20,000。

建立表面網(wǎng)格

1.選取玩具車(chē)的多層表面，并單擊 [Create Surface Mesh]。

在快顯對(duì)話框中，選取 [Pure triangle]，然后單擊 [Generate] 來(lái)建立表面網(wǎng)格。

建立表面網(wǎng)格后，系統(tǒng)會(huì)跳出網(wǎng)格質(zhì)量表格。檢查網(wǎng)格質(zhì)量，單擊[OK]以關(guān)閉此表格。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示表面網(wǎng)格的所有自由邊，所以會(huì)建立兩個(gè)新圖層：MeshLayer以及MeshFreeEdge。表面網(wǎng)格位于 MeshLayer，而自由邊則位MeshFreeEdge。

2.雙擊 MeshLayer 將工作圖層從 IGES level0 切換至 MeshLayer。

3.單擊「圖層管理員」中 IGES level0 旁邊的燈泡圖示，來(lái)隱藏玩具車(chē)幾何。

4.現(xiàn)在圖形窗口僅顯示表面網(wǎng)格物件。

隱藏不需要的表面網(wǎng)格

因?yàn)?/span> Shell 網(wǎng)格的功能是將 3D 對(duì)象轉(zhuǎn)換成 2D，我們僅需要原始表面網(wǎng)格的一個(gè)側(cè)面。厚度方向的表面網(wǎng)格也應(yīng)該刪除。

請(qǐng)小心檢視整個(gè)表面網(wǎng)格，然后決定要隱藏網(wǎng)格的哪一面。

1.在「圖層管理員」中右鍵單擊，并單擊 [新圖層] (New Layer)。命名新圖層為「Hidden Mesh」。

2.選取您要移除的網(wǎng)格，并在「Hidden Mesh」圖層上右鍵單擊。在鼠標(biāo)內(nèi)容菜單上，單擊 [變更對(duì)象圖層] (Change Object Layer)，將選取的網(wǎng)格移到「Hidden Mesh Layer」。

重復(fù)此步驟直到您隱藏全部不需要的網(wǎng)格。所產(chǎn)生的玩具車(chē)表面網(wǎng)格就成為 2D Shell 網(wǎng)格。

針對(duì)玩具車(chē)前方的小特征，僅需要隱藏整個(gè)特征即可，其對(duì)仿真結(jié)果的影響微乎其微。最終的 2D 表面網(wǎng)格應(yīng)如下圖顯示。

檢查與修復(fù) 自由邊

1.選取整個(gè) 3D 表面網(wǎng)格并單擊 [Check Free Edges] ，以檢查網(wǎng)格的自由邊。

所有紅色線條代表現(xiàn)有的自由邊。此步驟我們僅著重于那些非表面網(wǎng)格邊界的自由邊。您可以從下圖看到有許多的自由邊。

2.選取全部的表面網(wǎng)格，并單擊 [Merge Nodes on Free Edges] 。

在快顯對(duì)話框中，您可以設(shè)定合并允許公差。輸入合理的值，并單擊 [OK]。若節(jié)點(diǎn)區(qū)間少于合并允許公差，此功能可合并自由邊的節(jié)點(diǎn)。若系統(tǒng)沒(méi)有產(chǎn)生異常結(jié)果，您可以隨意增加合并允許公差。在此范例中，若將合并允許公差設(shè)為 0.05 可移除所有不合理的自由邊。

請(qǐng)注意，即使節(jié)點(diǎn)之間的距離少于合并允許公差，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法合并部份節(jié)點(diǎn)。這是因?yàn)?/span> [Merge Nodes on Free Edges]  僅合并自由邊的節(jié)點(diǎn)。您也可以嘗試用 [Optional Merge Shell Mesh Nodes]  來(lái)合并自由邊上非必要的節(jié)點(diǎn)。

3.如果兩個(gè)網(wǎng)格之間還有自由邊，請(qǐng)選取網(wǎng)格并單擊 [開(kāi)啟點(diǎn)] (Points On)  (快捷鍵：F10)。拖曳節(jié)點(diǎn)以符合相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，以便手動(dòng)修復(fù)自由邊。點(diǎn)擊 [Esc] 鍵結(jié)束控制點(diǎn)模式。

請(qǐng)注意，Moldex3D Mesh 還有許多其他功能可以用來(lái)修復(fù)自由邊，例如 [Stitch Meshes] 。請(qǐng)參閱 Moldex3D 前處理工具 以取得詳細(xì)信息。

4.單擊 [Check Free Edges]  以便再次檢查網(wǎng)格的自由邊。請(qǐng)重復(fù)步驟 1 至 3 直到修復(fù)所有不合理的自由邊。

清除所有不合理的自由邊后，其余的自由邊僅出現(xiàn)在網(wǎng)格模型的邊界上。

修補(bǔ)網(wǎng)格孔洞

1.選取所有肋條與浮柱網(wǎng)格，單擊 [隱藏對(duì)象] (Hide objects) ，在可見(jiàn)面板上隱藏對(duì)象。

2.選取所有其余的網(wǎng)格，單擊 [Check Free Edges]。您會(huì)發(fā)現(xiàn)一些自由邊形成的封閉曲線圍繞著開(kāi)口。

3.選取其中一個(gè)封閉曲線，單擊 [Mesh Hole (Mesh from One Closed Polyline)]，來(lái)修補(bǔ)開(kāi)口。

重復(fù)此步驟直到修補(bǔ)完每一個(gè)開(kāi)口。

4.將已修補(bǔ)的網(wǎng)格移至 MeshLayer。(顏色會(huì)從灰色轉(zhuǎn)為紫色。)

5.在 [顯示對(duì)象] (Show Objects) 上右鍵單擊以顯示肋條與浮柱網(wǎng)格。

6.選取所有網(wǎng)格，并單擊 [Check Free Edges] ，以顯示自由邊。請(qǐng)確定已適當(dāng)連接所有網(wǎng)格。