塑料傳動鏈條注塑模具設計及成型過程模擬分析摘要注塑成型具有成型速度快、生產效率高、生產成本低、制品表面質量好、顏色樣式多樣、尺寸精度高、結構從簡單到復雜等等優點，絕大多數塑料的成型方式都是注塑成型。本文針對以PP聚丙烯作為材料的傳動鏈條進行注塑成型模具設計及成型過程模擬分析，分析制品缺陷，優化模具結構，提高生產效率。通過分析PP的材料性能和成型性能，確定最佳成型溫度范圍，降低塑件收縮率。針對塑料傳動鏈條的結構，采用一模兩腔的成型方式，設計定模仁和滑塊成型塑件，以滑塊、斜銷、導滑槽、楔緊塊、滑塊定位復位裝置組成側抽芯機構，開模時進行側抽芯，再用推桿頂出制件，保證塑件可以順利脫模。設計直流冷卻水道對定模仁進行冷卻，噴管式冷卻水道對型芯進行冷卻，保證模具溫度維持在合適范圍。用Moldflow軟件對塑件完成整個成型過程的模擬，包括塑件結構缺陷的網格修復，找到最佳澆口位置并建立澆注系統、冷卻系統，找出塑件在成型過程中的主要缺陷，消除主要缺陷，再進行冷卻、填充、保壓、翹曲分析。關鍵詞：注塑成型，側抽芯，冷卻，模擬分析AbstractInjectionmouldinghasmanyadvantages,suchasfastformingspeed,highproductionefficiency,lowproductioncost,goodsurfacequalityofproducts,variouscolorstyles,highdimensionalaccuracy,simpletocomplexstructure,etc.Mostoftheplasticmouldingmethodsareinjectionmoulding.AimingatthetransmissionchainofPPpolypropyleneasmaterial,thispapercarriesoutthedesignofinjectionmouldingmouldandthesimulationanalysisofmouldingprocess,analysesthedefectsofproducts,optimizesthestructureofmoulds,andimprovestheproductionefficiency.ByanalyzingthematerialpropertiesandformingpropertiesofPP,theoptimumformingtemperaturerangewasdetermined,andtheshrinkagerateofplasticpartswasreduced.Accordingtothestructureoftheplastictransmissionchain,atwocavityformingmethodisadopted,anddesignMoldCoreandSliderstoshapetheplasticparts.Thesidecorepullingmechanismiscomposedofaslideblock,aninclinedpin,aguidegroove,awedgeblockandasliderpositioningresetdevice,andthesidecorepullingiscarriedoutwhenthemoldisopened,andtheejectorpinisusedtopushtheworkpieceout,soastoensurethattheplasticpartcanbereleasedsmoothly.Thedesignofdirectcurrentcoolingwaterchannelforcoolingthefixeddiecoreandnozzlecoolingwaterchannelforcoolingthecoretoensurethatthetemperatureofthedieismaintainedinanappropriaterange.Moldflowsoftwareisusedtosimulateandanalyzetheformingprocessofplasticparts,completegridanalysisandgridrepair,analyzetheoptimalgatelocation,optimizethelayoutofthegatingsystemandcoolingsystem.Cooling,filling,holdingpressureandwarpinganalysiswerecarriedouttofindoutthemaindefectsofplasticpartsintheformingprocessandeliminatethemaindefects.Keyword:InjectionMolding,SideCorePulling,Cooling,SimulationAnalysis目錄TOC\o"1-1"\h\z\u\t"標題4,3,標題5,2"1緒論 緒論近年來，通過不斷學習國外的先進技術及引進國外技術顧問，同時我們自己也實行人才強國戰略，各高校、研究院也培養了很多技術人才，我國的注塑模具制造水平取得了顯著的進步，無論是從數量、質量、技術都取得了很大提升[1]。但是由于自身的制造業起步較晚，經驗的不足、科研水平的落后、企業競爭激烈、高技術人才的缺乏，各種原因加起來導致我們注塑模具制造水平達到了一個頸瓶階段，與國外的頂尖注塑模具制造技術還相去甚遠。精度要求高、使用壽命高、模具結構復雜的高端注塑模具依然要依賴于進口，這導致我國企業的生產成本急劇上升，利潤下降，很多企業就會難以為繼，注塑模具制造這個行業就會漸漸萎縮，長此下去非常不利于我國注塑模具行業的發展[1]。塑料制品具有質量輕、絕緣、化學穩定性好、強度高、耐磨、耐腐蝕、價格低廉、生產效率高等等特點。日常生活中信手拈來的就是塑料制品，塑料制品已經廣泛地應用到農、林、牧、漁、制造業、建筑業、餐飲、文化體育等等行業當中去，可以應用于裝飾、日用品制造、建筑材料等等。對于國外的制造業來說，模具制造就是工業的基礎，注塑模具更是模具制造業中舉足輕重的一部分，因為有了模具，生產效率、制品尺寸精度都在不斷提高，生產成本下降了很多。GDP第一的美國把模具制造比作“工業的基礎”，高端制造業強國德國把模具制造比作“加工業的天主”，許多歐洲國家將其比作“會吸金的磁鐵”，我們的領國日本把模具制造比作“社會富裕進步的發動機”。國外的注塑模具發展有三個特點：(1)標準化國外的注塑模具制造行業有統一的生產、制造、使用標準，模具的標準化特點非常鮮明；(2)集成化國外建有自己的注塑模具制造系統，數據庫的采集、模具的生產管理都達到了數據化，互聯網信息互通、數據共享、行業集成發展，并由此來滿足模具制造的需要；(3)智能化模具設計、生產設備、生產控制都已經邁向智能化，少數幾個人就能操控智能系統，在國防、航天、汽車、電子等領域的應用已經很普及，智能化發展已經是大勢所趨[9]。我國的注塑模具制造發展存在的問題比較多：(1)標準化程度低我國模具行業魚龍混雜，由于模具行業的發展迅速、門檻低，導致很多大中小企業扎堆地生產模具，質量參差不齊，標準高低不一。雖然有國家標準，但仍然存在很多企業用自己的生產標準。由于管理難度太大，管理成本高，我國對模具制造標準化的管理還是顯得不足。(2)模具使用壽命低模具使用壽命的提高是模具生產的一個臺階，還需要通過從制造技術、材料、成本、按生產需要來實現；(3)模具材料模具壽命很大程度上依賴于模具制造使用的材料，材料的質量問題是模具行業發展的核心，只有材料得到了保證，模具制造才能有了根本保證；(4)人才缺乏由于互聯網行業的蓬勃發展，越來越多的人才從制造業分流出去，收入水平低、工作強度大導致較多的人才流向其他行業；(5)科研資金投入不足科研機構和企業對模具自主創新的意識還不夠強，一方面科研投入大，回報周期長，導致濫竽充數的現象。要更好地發展注塑模具制造業，我們需要做到：(1)開發高效率、高質量的模具取代以往的劣質模具；(2)定制統一的國家標準來使模具行業標準化，從而提高模具開發效率；(3)為提高模具生產的精度，我們要更好地運用高新技術，如：氣體輔助成型技術、微注塑成型技術等[1]；(4)提供政策便利，使更多資金，更多人才投入到模具開發中去，鼓勵企業研發模具，加強專利知識產權的保護，調動專業人才的積極性；(5)各高校培養人才的方式應該更具有創新性，推陳出新，避免殊途同歸的填鴨式教學，鼓勵學生從實踐出發，敢于嘗試和創新，理論結合實際，使模具事業不斷前進。2材料的選用與性能2.1塑料的選用塑件的材料采用PP（聚丙烯）。2.2材料性能PP是一種半透明乳白色固體，屬于熱塑性樹脂，具有無毒、無味、無臭的的特點，它是最輕的通用塑料，密度只有0.92g/cm3，耐熱性好、化學穩定性好耐腐蝕、耐磨損。在低溫和高溫下都具有抗斷裂、抗氧化、抗冷縮性能。表面剛度好、抗拉伸強度較高、抗劃痕特性好，制品表面光澤度較好。缺點是在低溫條件下耐沖擊性差，易產生“銅害”、耐候性差、尺寸精度低、剛性不足、比較容易老化、變脆、變形[8]。2.3成型性能PP屬于結晶型高聚物，收縮率相當大，流動性好，成型性好。PP材料加工時不用干燥，溶解熱大，在融化過程中需要吸收大量的熱量，產品出模后比較高溫，粘度隨著剪切速率的提高而明顯降低，受溫度影響不大，所以為了增加其流動性，要提高剪切速率、注射壓力和注射速度。表2.1PP塑料的性能指標性能指標具體數值密度/g?cm-30.9收縮率/%1.0~2.5熔點/℃164~170抗彎強度×10-3/kPa49~58.8抗拉強度×10-3/kPa29.4脆折點/℃﹤-10彈性模量×10-4/kPa98~980斷裂伸長率/%200~700缺口沖擊強度（懸臂梁法）/kJ?m-25~102.4注射成型工藝參數PP的熱穩定性較好，加工溫度為200~250℃為宜，高溫下長時間留在炮筒有可能會降解（分解溫度為310℃）。所以機筒溫度不宜太高，加熱時間也不宜太長，否則PP易降解[12]。當注射溫度高，分子取向程度高會呈現較大的收縮率，致使難以滿足產品的尺寸精度要求。因此，通常情況其料溫和噴嘴溫度能滿足流動性要求情況下，為了改善收縮變形和凹陷，模具溫度宜取40~80℃。表2.2PP注射成型工藝參數工藝參數取值范圍預熱溫度/℃80~100時間/h1~2料筒溫度/℃前段180~200中段200~220后段160~170成型時間/s注射時間0~5保壓時間20~60冷卻時間15~50成型周期40~120噴嘴溫度/℃170~190注射壓力/MPa70~100保壓壓力/MPa50~60螺桿轉速/r?min-130~60模具溫度/℃40~80塑料件厚度較大，故取較低的料筒溫度，料筒溫度可選范圍：160~250℃，噴嘴溫度可選范圍：130~220℃。在注塑成型時，提高注射壓力會使熔料的流動性增大。螺桿式注塑機的注射壓力比柱塞式更低。其數值以試模來確定，一般控制在70~100MPa，保證塑件不產生凹痕、不缺料、不溢料、不產生氣泡。提高模具溫度有助于大分子變得松弛，從而降低取向作用的影響；PP的結晶度會提高，減少塑件的成型缺陷。一般將PP的模具溫度控制在：40~80℃。2.5PP的主要缺陷及消除措施缺陷：PP的成型產品抗彎曲應力變形差，收縮率大，尺寸精度低的問題，時間長了容易變脆，耐候性不好。有氣孔、熔接痕強度低、溢料飛邊，表面強度和硬度不足。消除措施：將模具溫度控制在合適范圍內，提高料筒剪切速率；注射速度、注射壓力可以適當提高，防止模料在高溫下長時間停留在料筒。

3注塑成型過程及工藝性分析3.1注射成型過程成型前的準備：對PP的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，PP成型前不用進行干燥。PP在料筒內加熱達到粘流態，再將PP注射入型腔，經過充模、壓實、保壓、倒流、冷卻，再開模頂出。3.2塑件的體積計算利用UG軟件進行三維實體建模，并可直接通過軟件進行分析[4]，得到塑件的體積為V件=56.123cm3。圖3.1塑件三維圖3.3塑件工藝性能分析塑件最小壁厚為5.5mm(＞0.8mm)，大于塑件的最小壁厚，因此注射成型時填充效果好，表面質量高，適合用注塑成型。3.4主要成型尺寸計算按平均收縮率為1.75%(0.0175)計算,由GB/T14486-2008,查“塑料模塑件尺寸公差表”，得知公差為MT5級，基本尺寸為27.5mm時，公差為0.5mm；基本尺寸為41.5mm時，公差為0.64mm；基本尺寸為42.5mm時，公差為0.64mm；基本尺寸為70mm時，公差為0.86mm；基本尺寸為74.5mm時，公差為0.86mm；其中27.50+0.50mm、42.50+0.64mm、A類尺寸為不受模具部分活動影響的尺寸，B類尺寸為受模具部分活動影響的尺寸。圖3.2塑件二維尺寸圖3.5注塑機的初選一模PP塑料注射用量:V件=模腔數×制品體積×安全系數(3.1)=2×V塑件×1.2=2×56.123×1.2=134.695cm3根據一次所需要的注射量，根據《塑料成型工藝與模具設計》P81表5.1初步選擇螺桿式注塑成型機G54-S200表3.1G54-S200型注塑機的主要參數螺桿直徑/mm55額定注射量/cm3200注射方式螺桿式注射壓力/MPa109模具厚度/mm最大406鎖模力/kN2540最小165最大成型面積/cm3645噴嘴圓弧半徑/mm18最大開合模行程/mm260孔直徑/mm4注射行程/mm1603.6注塑機校核和最終選擇3.6.1最大注塑量校核注塑量必須滿足：V件 /0.8≤V注(3.2)V件 /0.8=134.695/0.8=168.37(cm3)≤200(cm3)式中V注：標稱注射量(cm3)V件 ：注塑件和澆注系統的體積(cm3)0.8：最大注射容量利用系數經過計算得知塑件跟澆注系統的總體積168.37cm3小于額定注射量200cm3，校核合格。3.6.2鎖模力校核單個塑件在分型面上的投影面積：A1=41.5×28.5=1182.75(mm2)(3.3)澆注系統在分型面上的投影面積：Aj=π25D+8×10+2×6×(3.4)型腔壓力P腔P腔=P注×80(3.5)鎖模力計算：F=P腔(3.6)=87.2×(2×1182.75=224028.14(N)=224.03(kN)≤2540(kN)經過計算得知，鎖模力符合要求。3.6.3注射壓力的校核注射壓力必須滿足：P查表2.2得：P成=70~100(MPa)≤109(MPa式中P成P經校核得知，注射壓力滿足要求。3.6.4模具閉合高度校核模具厚度應滿足：Hmin＜H模＜Hmax式中Hmin——注塑機所允許的最小模具厚度（mm）H模——模具閉合厚度（mm）Hmax——注塑機所允許的最大模具厚度（mm）設計模具厚度：H模=25+60+100+40+80+25=330(mm)G54-S200型注塑機，Hmin=165(mm)，Hmax=406(mm),符合Hmin＜H模＜Hmax模具閉合高度要求。3.6.5模具開模行程校核模具開模行程應滿足：Sm<SzSm=h塑+h澆+h推+10=96+90+35+10=231mm)式中Sz——注塑機模板行程(mm)，查注塑機G54-S200型，Sz=260(mm)Sm——模具的開模行程(mm)經校核得知，G54-S200滿足開合模行程的要求。3.6.6模具安裝部分的校核G54-S200型注塑機模板最大安裝尺寸為532mm×634mm；設計模具的外形尺寸為320mm×300mm，故滿足模具安裝要求。綜上所述，所選擇的注塑機G54-S200滿足各方面要求。4注塑模具基本結構設計4.1分型面及其選擇4.1.1選用單分型面注射模具該塑件為對稱件，為提高生產效率，采用單分型面注塑模具，一模兩腔的成型方式，將主流道開設在定模仁，分流道設計在動定模結合面，主流道末端設有冷料井，保證開模后塑件留在動模；采用側抽芯機構，開模時側抽芯機構在進行抽芯，用推桿頂出塑件。4.1.2確定分型面位置塑件形狀簡單，為軸對稱件，存在曲線邊，為了便于開模時將塑件從模具型腔中取出和滿足排氣需要，將分型面選在塑件的截面積較大處。如下圖所示。圖4.1分型面示意圖4.2型腔數目確定及排列為了提高效率、降低成本，采用一模兩腔，塑件型腔設置在模具對稱中心兩邊成型。型腔排布應保證塑料熔體充滿每個型腔，各個型腔塑件質量要有同一性，使得型腔能夠均勻冷卻，綜合考慮模具可容型腔尺寸和塑件本身尺寸,確定型腔的擺放位置。如下圖所示：圖4.2塑件擺放示意圖4.3澆注系統澆注系統的設計要保證在充填階段塑料熔體能順利充滿型腔，排除空氣和氣泡，盡量避免出現熔接痕。熔接痕出現時，要改變熔接痕的尺寸、位置、數量等，使其對塑件使用影響不大。4.3.1主流道設計將主流道設計成獨立的主流道襯套，因為主流道磨損很快，與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞。選用碳素工具鋼（如T8A、T10A等）材料制造，并經熱處理淬火提高硬度至53~57HRC。如下圖：圖4.3澆口套主流道設計成圓錐形，錐角α=2~6°，流道表面粗糙度Ra≤0.8μm，h=3mm。查表得知G54-S200型注塑機的噴嘴孔直徑d0=4mm、噴嘴圓弧半徑SR1=18mm，故取：模具主流道襯套小端直徑為：d=d0+0.5=4+0.5=4.5(mm)模具主流道襯套球面半徑為：SR=SR1+(1～2)=18+2=20(mm)查GB/T4169.19-2006，主流道襯套長度20+80=100(mm),主流道錐角α取3°,主流道下端直徑D=7.4mm。由于在注塑的過程中塑件的包緊力較大，故將冷料井設計反錐度冷料穴的形式深度h取8mm，斜度取5°。4.3.2分流道設計采用梯形斷面分流道，切削加工在型芯上，機械加工經濟性好，減少熱量損失和阻力損失，由于塑料PP的物理性能要求，為避免制件表面疵痕，必須對分流道表面進行拋光，進行鍍鉻表面處理效果更好,分流道設置在分型面。查《塑料成型模具》表4-3-1分流道直徑推薦值，取w=8(mm)，h=1~23w=4(mm)，x=34w=6(mm)圖4.4分流道橫斷面4.3.3澆口設計采用側澆口從制件邊緣進料，該澆口斷面尺寸小，具有矩形或者接近矩形的形狀，便于機械加工，加工精度高，試模時澆口尺寸容易調整，回頭料少，去除澆口方便，可以調整充模時澆口封閉時間和剪切速率[11]。對中小型件來說，側澆口的典型尺寸為：深度h=0.5~2.0(mm)、寬b=1.5~6.0(mm)、澆口臺階長度l=0.5~2.0(mm)。這里取h=1.0(mm)、b=3.0(mm)、l=2.0(mm)。4.4成型零部件結構設計4.4.1定模仁結構設計定模仁采用鑲嵌式設計，安裝簡單、便于更換、節約成本。開設兩條直徑為10mm的冷卻水道，對定模進行冷卻，用4個M6的螺釘進行固定。圖4.5定模仁4.4.2型芯結構設計采用整體嵌入式型芯，主型芯和模板用通孔臺肩式凸模從下面嵌入動模板，再用墊板螺釘固定，型芯和軸間采用過度配合，精度等級為H8/k7。為了防止型芯轉動，將一模兩腔的兩個型芯做成一個整體。圖4.6型芯4.5結構零部件設計采用4-Φ25mm的導柱與導套配合使用引導動定模合模。由于側抽芯的需要，設計4-Φ12mm斜導柱開合模時驅動滑塊。4.6塑件脫模機構設計采用推桿脫模機構，推桿加工簡單、標準化程度高、更換容易，脫模方便，但是推桿與塑件的接觸面積小容易頂傷塑件或者使塑件發生塑性變形，應增加推桿數目和增大接觸面積來避免這些問題的產生。推桿數量為4根。采用復位桿復位，復位桿的數量為4根。查GB/T4169.1-2006，推桿尺寸取D=8(mm)、D1=14(mm)、h=5(mm)、R=0.8(mm)、L=80(mm)。圖4.7推桿查GB/T4169.13-2006，復位桿尺寸取D=12(mm)、D=17(mm)、h=4(mm)、L=100(mm)。圖4.8復位桿4.7側抽芯機構4.7.1斜銷斜銷與固定板之間用過渡配合，斜銷的斜角一般取15~20°，最大不能超過25°，斜銷驅動部分直徑為?10~40mm，固定臺階D=d+5mm，d為斜銷與固定孔配合直徑，斜銷長度由滑塊需要移動的距離決定。材料多用GCr15淬火或20Cr鋼滲碳淬火、T8A或T10A淬火，淬火硬度50~60HRC。為保證塑件順利出模抽拔距S取20mm，斜角20°，斜銷的有效長度：x=Ssinα=(4.1)查GB/T4169.4-2006，d=12(mm)、D=17(mm)、H=5(mm)、M=125(mm)、N=35(mm)，R=11(mm)。圖4.9斜銷4.7.2滑塊與導滑槽采用瓣合模滑塊與T型導滑槽配合，要求平穩地滑行，不能過松或者過緊。為了保證導滑槽的尺寸精度和表面質量，將導滑槽做成組合式。滑塊與導滑槽的配合精度等級為H8/f7，其余面之間留出1mm的配合間隙。導滑槽的硬度（52~56HRC）應該比滑塊高。滑塊要有足夠的長度，防止滑動時產生偏斜，一般為滑槽寬度的1~1.5倍（取1.5倍）。開模時要保證滑動面留在導滑槽內的長度l≥滑塊寬度W，以免發生復位困難。圖4.10滑塊4.7.3滑塊定位裝置采用彈簧鋼球定位，彈簧鋼絲直徑可以取1.2mm，到位后鋼球落入凹槽內，從而使滑塊停留在剛剛分離的位置，取直徑為2mm的鋼球代替止動銷，將滾動摩擦代替滑動摩擦，摩擦力阻力減小，結構簡單、使用壽命長。4.7.4楔緊塊充型時型腔壓力很大，迫使滑塊向后運動，需要用到楔緊塊來固定位置，采用整體式的楔緊塊，與定模座板加工為一體，能夠提供很大的楔緊力，硬度要求為52~56HRC，以防止劃傷或者變形。為保證開模時楔緊塊與斜銷不會發生干涉現象，楔緊塊的斜角要比斜銷大2~3°。4.8注塑模溫度調節系統注塑模具型腔的溫度控制對塑件的尺寸精度及表面質量影響非常大，由于PP比熱容大，出模溫度高，為了調節模具溫度，需要在模具內開設冷卻水道，因為模具溫度決定了結晶條件，所以會影響結晶型聚合物的成型。對于PP來說，其玻璃化溫度低于室內溫度，如果在成型時未能夠達到要求的結晶度，制品會在使用或者儲存的過程中出現后結晶的現象，從而使制品的形狀和尺寸都發生變化，模具溫度過高會導致內應力太大，塑件脫模時容易發生翹曲變形，為防止出現這些情況，要使結晶達到平衡狀態，將模具溫度控制在40~80℃。4.8.1冷卻系統設計原則冷卻水道要均布，加強澆口附近溫度冷卻，在動模定模都需要設計冷卻水道，保證冷卻水孔到塑件表面距離相等，以防止塑件脫模后冷卻不均勻而發生翹曲變形，冷卻水道直徑越大、冷卻孔間距越小冷卻效果越好。4.8.2動定模冷卻水道設計塑件類似于圓筒形件，動模部分由于側抽芯組合機構的存在，冷卻水道只能設計在凸模部分，采用噴流式冷卻回路。定模部分澆注系統溫度最高，需要在定模開設冷卻水道進行溫度調節，采用直流式冷卻水道，將入水口設置在澆口附近，因為澆口溫度最高，需要冷卻劑帶走大量的熱量。冷卻時間t：t=(4.2)=0.0052由上式計算得知，在80s內模具需要持續地通水進行冷卻。式中S——制品的厚度(m)θc——塑料熔體注入溫度θ3mθ——塑件脫模時的平均溫度(℃)a1——塑料熱擴散系數(m2查《塑料成型模具》表4-9-2，a1=0.67×10?每公斤PP放出的熱量：q=(4.3)=1.926(220-80)+1.8=449.64(kJ/kg)式中cp——比熱容γ——潛熱(kJ/kg)查《塑料成型模具》表4-9-2，cp=1.926kJ/(kg·℃)，γ=1.8×平均單位時間放出熱量：Q=NMq(4.4)=(1/80)+134.695×0.9×449.64=6813.48(J/s)按照水道在動模帶走熱量為總熱量的60%(Qi)，在定模邊帶走熱量為總熱量的40%(Qo)，則：Qi=6813.48×60%=4088.09(J/s)Qo=6813.48×40%=2725.39(J/s)動模部分冷卻水用量為：φi=(4.5)=4.091000×4.18×2=4.89定模部分冷卻水用量為：φo=(4.6)=2.731000×4.18×2=3.27×10式中ρ1——水的密度(kg/m3cp2——水的比熱容θ5'?冷卻水道直徑可以根據塑件的平均壁厚來選定，塑件平均壁厚小于2mm時，冷卻水道直徑可以取8~10mm；平均壁厚2~4mm時，冷卻水道直徑可以取10~12mm；平均壁厚4~6mm時，冷卻水道直徑可以取10~14mm；本次設計的塑件平均壁厚為5.20mm，冷卻水道直徑取10mm。需要注意冷卻水道直徑不能超過14mm，避免冷卻劑的流速太低而降低了熱傳遞效率。4.9選擇標準模架查GB/T12555-2006選擇2730A型模架，定模由定模板和定模座板組成，動模由滑塊、軸肩、支撐板、墊塊、動模座板組成；推桿推出制件，由復位桿復位，A板60mm，B板100mm，C板70mm。

5Moldflow分析5.1分析目的由于塑料的材料性能非常復雜，所以在注塑成型過程中很難把控其進展的方向。塑件的質量很大程度取決于注塑成型過程的把控，通過Moldflow軟件分析，可以真實地模擬塑料熔體在充型過程的流動情況[6]，優化塑件結構、注塑工藝參數、澆注系統、冷卻系統，得到最佳塑件。5.2模型結構本次模擬分析的模型是一個高度為96mm、壁厚不均勻的塑料傳動鏈條，表面光滑，結構簡單，是一個軸對稱件，采用一模兩腔，噴流式管道冷卻型芯。圖5.1模型結構圖5.3網格劃分結果塑件網格劃分的三角形為8292個，縱橫比大于6的三角形數量為0個，縱橫比最小為5.8，最大為1.16，平均縱橫比為1.66。5.4最佳澆口位置分析澆口位置選擇直接關系到塑件的質量，直接影響型腔的溫度分布，塑件的翹曲和聚合物分子取向，熔體的流動方向，流動阻力大小，離澆口位置越遠，流動阻力越大。澆口位置的選擇主要考慮：型腔內的流動阻力、塑料熔體流動平衡、塑件的結構和壁厚等[3]。圖5.2最佳澆口位置分析5.5建立澆注系統冷澆口橫斷面為矩形，寬3mm，高1mm；冷流道橫斷面為梯形，上底8mm，下底6mm，高3mm，長12mm。冷主流道為圓錐體，長度100mm，上端部直徑4.5mm，底部直徑9mm。圖5.3建立澆注系統5.6成型窗口分析“成型窗口”分析的作用：標明能夠生產合格產品的成型工藝條件范圍。工藝條件要在這個范圍內，才能保證塑件生產質量。5.6.1質量：XY圖熔體溫度為180°C，注射時間為0.0005s時，塑件質量與模具溫度之間的關系。圖5.4成型窗口分析質量：XY圖5.6.22D切片圖熔體溫度：180~260°C，熔體溫度：180~200°C，注射時間：26.33s。在黃色范圍內都可以選擇成型條件。圖5.52D切片圖5.6.3最大剪切應力表示剪切應力與模具溫度之間的關系。由圖可以看出，剪切應力幾乎不受模具溫度的影響。圖5.6最大剪切應力圖5.7冷卻系統分析冷卻系統的設計要求：一是使塑件表面溫度冷卻均勻，減少塑件因為受熱不均而發生收縮變形；二是使成型冷卻時間最短。影響冷卻的因素包括：塑件材料性質、冷卻介質、塑件的結構、模具溫度、熔體溫度等。5.7.1工藝設置工藝設置向導——冷卻設置熔體溫度240℃，開模時間5s，注射+保壓+冷卻時間30s；5.7.2最高溫度，零件結果顯示冷卻結束后塑件上的最高溫度為頂部，塑件頂出時，最高溫度必須低于頂出溫度。如果最高溫度大于頂出時的溫度，頂部這些區域往往會產生變形和翹曲等問題。圖5.7零件最高溫度5.7.3回路管壁溫度回路管壁溫度應該比冷卻液入口溫度低5°C以上。圖中可以看出管壁的頂端回路管壁溫度比入口溫度高10°C以上，該部位需要繼續加強冷卻。圖5.8回路管壁溫度分布圖5.7.4達到頂出溫度時間達到頂出溫度時間表明從注射開始冷卻到頂出溫度的時間。塑件要均勻冷卻，冷卻時間要盡可能縮短，由于塑件中空的區域容易產生熱點，所以冷卻時間較長，對該區域需要加強冷卻。圖5.9達到頂出溫度時間圖5.7.5最高溫度位置由圖中可以看出，零件最高溫度位置是塑件的側孔，這個位置冷卻管道難以到達，很容易造成冷卻不夠充分。圖5.10零件最高溫度位置5.8充填分析5.8.1充填時間分析下圖顯示的是熔體流動前沿的流動情況，明顯看出，在遠離澆口的一側需要的填充時間較長，無發生短射、遲滯現象。熔體流道這些位置的時間比較接近，說明塑件模型能夠平衡填充。圖5.11充填時間5.8.2總體溫度熔體總體溫度與區域的流動性有關，流動好的區域整體總體溫度較高，流動性較差的區域，總體溫度下降很快。剪切熱過高會出現熱斑區域，溫度太高容易造成材料降解，會出現變脆、黑斑等問題。同時，溫差的存在會引起塑件的收縮和翹曲，塑件中的熔體總體溫度要保持均衡，避免出現收縮和翹曲的問題。此溫度分布范圍比較窄，表明結果好。圖5.12充填總體溫度分布5.8.3鎖模力XY圖最大鎖模力為15.53t。結果顯示塑件的幾何結構在XY平面上的投影沒有重疊，鎖模力的預測比較準確。圖5.13鎖模力:XY圖5.8.4頂出時的體積收縮率塑件頂出時的體積收縮率為7.529%~15.48%。圖5.14頂出時的體積收縮率5.8.5充填氣穴在塑件的頂部和底部出現氣穴，可以通過改變塑件厚度、澆口位置和注射時間消除或減少氣穴。圖5.15充填時氣穴分布5.8.6注射位置處壓力XY圖通過此圖可以清晰地看到壓力的變化情況，注射時最大需要25.67MPa的注射壓力，可以根據此參數來確定合適的注塑機。當塑料熔體注入型腔后，壓力持續增高，出現尖峰，表明充模沒有很好地平衡，也可能是隨著流動的深入，熔體體積減少導致流動速度提高。圖5.16注射位置處壓力:XY圖5.8.7填充末端總體溫度圖5.17填充末端總體溫度分布5.8.8熔接線此熔接痕是由于一股流動前沿分開后又合到一起時產生的。該模型的熔接線主要出現在通孔的位置。圖5.18熔接線5.8.9充填末端壓力塑件的填充末端壓力分布平衡，說明了充填效果很好。進料口處的最大壓力為23.95MPa,型腔內的最大壓力為7.459MPa。圖5.19填充末端壓力5.9保壓分析5.9.1第一主方向上的型腔內殘余應力圖5.20第一主方向上的型腔內殘余應力5.9.2第二主方向上的型腔內殘余應力圖5.21第二主方向上的型腔內殘余應力5.9.3體積收縮率圖5.22體積收縮率5.10翹曲分析工藝設置——“分離翹曲原因”5.10.1所有因素變形變形最大值在遠離澆口側的兩個角落和澆口位置相對側壁的中心位置。圖5.23所有效應變形5.10.2變形，所有效應：X方向、Y方向、Z方向圖5.24所有效應變形:X方向、Y方向、Z方向通過對比三個方向因收縮不均造成的變形量可知，X方向上的變形量最大，在Y,Z方向的變形量差不多。而冷卻和分子取向因素的影響相對很小，這是可以忽略不計。因此，改善和優化的重點是從改善收縮不均和降低產品收縮率兩個方面著手，具體措施有：調整保壓曲線；減小產品壁厚差；改變澆注系統的設計；選擇收縮率較小的原材料等。6注塑模具技術要求6.1成型產品外觀、尺寸、配合要求1、產品表面不能有以下缺陷：拉斷、拉裂、頂白、缺料、燒焦、白線、披峰、起皺、起泡、烘印。2、收縮：外觀不明顯的地方允許有略微收縮（要求手觸摸不到凹痕）：外觀明顯的地方不允許有收縮痕跡。3、變型：塑件表面不平度不能超過0.3mm，有裝配要求的按照裝配要求。4、熔接痕：要求異形穿孔熔接痕長度不能超過15mm，圓形穿孔熔接痕長度小于或等于5mm，并要求熔接痕的強度能通過安全測試。6.2模具外觀1、銘牌內容要完整打印模具外形尺寸、工裝編碼、模具重量、模具編碼、要求字符清晰，并用鉚釘固定在模具靠近動模板的地方。2、每個模板在基準角符號正下方需要寫上編號，位置在離底面10mm處。3、冷卻水嘴要高于模架表面，水嘴頭部嵌入外表面不大于3mm。4、冷卻水嘴要用塑料塊插水嘴管，規格可為G3/8″、G1/4″、G1/8″。5、進水標記為IN，出水口標記為OUT，序號在IN、OUT后面加上，如IN1、OUT1。如果冷卻介質為油要在前面加一個字符O，如果冷卻介質為氣體要在前面加一個字符G。6、在模架上標明在離模板邊10mm處用字母DATUM標記模板的基準角符號，要求字跡清晰、整齊美觀。7、模具的吊裝和存放會受到模具配件位置的影響，要用支撐腿保護這些模具配件。8、選擇注塑機時要確保模具尺寸符合安裝條件，模具頂出孔要與選擇的注塑機相配合使用。9、定位圈用2-Φ6內六角螺釘固定，選用直徑為100mm的定位圈，高度比頂板高10mm。定位圈采用沉孔式安裝，不能直接貼合在定模板上。定位圈內部空間要保證注塑機噴嘴可以伸入。10、噴嘴注射口直徑要比澆口套入口直徑小，注塑機噴嘴球半徑要比澆口套球半徑小。11、模架吊環數量不能多余，表面不能有影響外觀的缺陷：如銹跡、凹坑、冷卻水孔等。模架各板都要倒角，半徑大于1.5mm。12、模架吊環位置要便于吊裝和運輸，模具零部件在吊裝時不用拆除。吊環孔位置要與其他零部件相協調，不能發生干涉。13、模具零部件重量超過10kg時，也要設計吊環孔，以便于安裝和拆卸。14、側抽芯機構、脫模機構的行程要控制好，避免出現超程而難以復位。15、垃圾釘設計在推板下發，鎖模器要對稱安裝2~4個定位銷。6.3抽芯、頂出復位、取件1、脫模機構頂出時要求順暢、沒有卡滯、異響，復位桿復位要到底。2、導滑槽要有油槽潤滑，導滑槽、滑塊表面都有進行熱處理，硬度達到HRC60。3、彈簧直徑大于?20mm時要用導向桿，彈簧長度比導向桿小10~15mm。4、滑塊側抽芯機構用擋板和復位彈簧限位。5、用斜導柱來驅動滑塊抽芯，滑塊與楔緊塊的角度要比斜導柱角度大2~3°。6、滑塊的導入角度設置為3~5°，利于跟斜導柱配合和避免出現飛邊。7、質量超過30kg的大型滑塊采用的導向T形槽，其壓板要可拆卸，滑塊壓板用4-Φ8螺釘固定。8、滑塊的滑動距離要比抽芯距大2~3mm。滑塊寬度沒有超過150mm，所以滑塊底面不用加耐磨板。9、如果塑件會出現粘定模的問題，那么要在動模側壁保留火花紋或者加皮紋，也可以加工倒扣或者手工打磨麻點或倒扣筋。10、推桿頭、直徑和厚度的尺寸應該按照國標來設計不能隨意改動。推桿與推桿孔的配合間隙要符合國家標準，推桿孔的粗糙度要符合加工要求，封膠段長度要符合推桿的活動要求、保證推桿不會出現串動。11、推桿要加工蝕紋或槽，防止塑件在頂出時跟著斜頂走，對制品外觀沒有影響。12、推桿上的頂塊固定要牢固可靠，在非成型部分加工3~5°斜度，在推桿下部周邊倒角。13、為了保護設備的液壓系統，需要清理干凈油路內的鐵屑。保證油路、氣道通暢無堵塞，液壓頂出復位可以到位。6.4冷卻系統1、冷卻水道的直徑為Φ10mm，冷卻水道布置合理保證可以充分冷卻模具。保證密封性良好，防止漏水，水道設置要方便檢修，安裝水嘴時要纏生料帶，加強密封性。2、通水試驗要在試模之前，設置通水時間為5分鐘，進水壓力為4Mpa。3、將密封槽開設在模架上，密封槽的尺寸大小、形狀要跟密封圈相符合。4、先用黃油涂抹密封圈再安放，安放后密封圈要比模架面高。為保證水流速的一致性和更好地控制模具溫度，前、動模采用集中運水方式。6.5一般澆注系統1、澆口套的主流道要進行表面處理拋光至Ra=0.4μm，澆道要進行表面處理拋光至Ra=0.8 μm。2、澆口、主流道、分流道都要按照圖紙要求加工，為保證尺寸精度不能用手工磨機加工。3、分流道設計在分型面上，橫斷面為梯形，動定模無錯位。4、側澆口的澆口處要按照澆口尺寸、形狀要求加工。側澆口處動模相應有一小凹坑。5、要按照設計標準來設計冷料穴直徑和深度。冷料井要容易去除，澆口痕跡不能影響塑件外觀，塑件有裝配要求的地方不能有殘余料把。6、將冷料井設計為反錐度冷料穴的形式，保證開模時澆注系統隨塑件留在動模上，深度h取mm，斜度取5°。6.6成型部分、分型面、排氣槽1、動定模表面要避免出現凹坑、銹跡、不平整、等缺陷影響外觀。型芯鑲塊與動模板間隙配合，四個角要低于間隙最大處1mm。保持分型面平整、潔凈，用砂輪打磨避面空隙，封膠處不能出現凹陷。2、塑料溢邊值要比排氣槽深度大，PP大于0.03mm，用機床加工排氣槽，不可以出現手工打磨機打磨過的痕跡。嵌件配合公差等級要查表，鑲塊下表面不可以墊銅片或者鐵片，如過燒焊需要墊起，需要磨平燒焊處形成的大面焊渣。3、對定模進行拋光處理。拋光動模的柱表面或者筋位，避免出現刀痕或火花紋。4、滑塊與斜銷的配合部分滑塊孔的斜度要大于2°以免起刺。用油石去除模具動模正面的火花紋、刀痕，如果未破壞的可以進行保留。5、對模具的零部件進行編號。保證筋位順利頂出。6、對一模多腔的對稱件，則要標明字母L或R，如果過對位置和尺寸有特殊要求的，則需要在不影響裝配和外觀的地方加上所要求的標記。7、保證模架鎖緊面有70％以上面積相互觸碰到。8、使用較大推桿，并在筋、凸臺的旁邊以及離側壁較近的地方來布置推桿。9、塑件表面要進行噴砂或者蝕紋處理，蝕紋及噴砂需要達到加工的要求，蝕紋越深拔模斜度越大。拔模斜度一般設計為3~5°。10、在動定模上要打商標、標志、材料號、日期碼、專用號等字碼。要將不透明件的標識方向打印正確。6.7包裝1、模具外表面要噴涂藍色漆，用防銹油對模具型腔進行噴涂處理。用黃油涂抹滑動部件。用黃油堵住澆口套進料口。2、鎖模片要安裝在模具上，并且保證規格符合設計要求，其中動模固定板至少用兩片鎖模片。3、檢查模具裝配圖、零件圖、產品圖、電子文檔、使用說明書是否齊全。結論本次畢業設計很好地將本人大學四年所學、所見、所想運用到設計中去，本人的綜合能力得到了極大的鍛煉及提升。模具設計需要有細心嚴謹的態度，稍有不慎就很可能會造成經濟上的重大損失和時間的浪費。模具草圖的擬定、工藝參數計算、校核參數結果、成型過程模擬分析、模具零件的選用、繪制模具零件圖、繪制模具裝配圖、撰寫模具設計說明書等步驟需要按部就班地進行，任何一個環節出現問題都可能影響到整個模具的結構及工藝性。設計模具時要注意可行性及最佳設計方案，零件之間不能出現相互干涉，并且要考慮到制造的經濟性、工藝性。本次設計的難點在于滑塊及型芯的設計，滑塊的結構、與楔緊塊的配合斜角、滑塊的尺寸大小、抽芯距離、斜銷的斜角、斜銷的有效長度等都需要通過反復的校核、優化才能設計出來。其中滑塊的結構出現了結構設計不合理的問題，經過多次優化設計結構才將這一問題解決。為了防止型芯轉動，將兩個型芯做成一個整體來解決此問題，這樣設計必然會對型芯加工尺寸精度要求較高。型芯與滑塊相互配合且不產生干涉也需要慎重考慮，因為滑塊是一個活動部件，其他的零件設計及布置都需要優先考慮是否受到滑塊的活動影響，若受到影響必須再一步進行優化設計。此外，模具零件的位置設計也需要考慮多個因素，模具能否順利開模、能否保證頂出順利、冷卻是否充分、模具溫度能否控制、合模時能否完全復位等。模具設計能夠很好地考驗及鍛煉一個人思維的整體性及局部性，每個零件的設計都需要考慮到其對整體的影響，但又要保證它能夠正常發揮其功能。能夠勝任模具設計工作的人，思維層次肯定是比較高的，還要具備空間想象能力、計算能力、機械制圖能力，對加工工藝過程要熟悉，才能知道模具結構制造的難易程度，從而改善模具結構。從事制造業的工作，必需要有一顆沉得住的心，相比起快速發展的互聯網、IT行業，制造業屬于傳統行業，它的功與利在短時間之內很難比得上這些高新行業，必需通過經驗的積累、時間的沉淀，一步一個腳印，踏實地走下去才能獲得相應的成就。三天打魚兩天曬網的態度是不行的，從入門到掌握至少需要3年的時間，如果想有更深的造詣，則需要花費更多的時間堅持走下去。不是成功的路太黑暗，而是很多人在天亮之前就已經放棄了。所以，擇一業而忠一生的人必定是成功的人，成功的人必定是方法對的人。參考文獻[1]翟慶洪.國內外注塑模具發展現狀的調查研究[J].科技風,2018,27:21.[2]王乾.基于Moldflow的多筋類塑件注塑成型參數優化[J].輕工機械,2015,33(4):89-89+92.[3]盧開斌.基于模流分析的澆口位置選擇[J].時代農機,2017,44(3):91-92.[4]桑建國.UG軟件在復雜塑料模具設計中的應用[J].企業技術開發,2015,3(5):23-50.[5]李紅林,賀華波,費春華,劉軍,孫保壽.模流分析CAE技術在塑料模具設計和制造中的應用[J].電加工與模具,2003,(4):7-9+61.[6]劉國良,汪光燦.模流分析CAE在塑料成型模具設計中的應用[J].金屬加工(冷加工),2010,(15):53-55.[7]別明智,葉淑英,張芝銘,杜靖,肖利群,梁全才.污水除砂機塑料鏈條鏈節注射成型加工工藝研究[J].工程塑料應用,2014,42(2):62-65.[8]黃驤洪.在鏈條設計和制造中應用工程塑料的探討[J].江南學院學報,1999,4(3):11-15.[9]陳剛.注塑模具的標準化與自動化設計[J].機械管理開發,2018,33(11):23-24+27.[10]楊洋.注塑模具數字化設計與智能制造技術[J].技術與市場,2018,25(11):177.[11]劉子佳.試析注塑模具設計中澆口位置和結構形式的選用[J].科技風,2018,(32):21.[12]陳葉娣.注塑成型工藝參數對PP塑料梳成型缺陷的影響研究[J].工程塑料應用,2011,39(4):47-49. [13]PhamSonMinh,ThanhTurngDo,TranMinhTheUyen.Thefeasibilityofexternalgas-assistedmold-temperaturecontrolforthin-wallinjectionmolding[J].AdvanceinMechanicalEngineering,2018,Vol,10(10):1-13.[14]\o"查找此作者的更多記錄"Liparoti,\o"查找此作者的更多記錄"Speranza,\o"查找此作者的更多記錄"Pantani,\o"查找此作者的更多記錄"Titomanlio,ModelingoftheInjectionMoldingProcessCoupledwiththeFastMoldTemperatureEvolution[J],JournalofTheElectrochemicalSociety,(166):3148-3155.

致謝本人歷時近三個月終于把畢業設計的工作完成，對設計結果做了多次的找錯、修正才能得到此作品，過程固然是艱辛的，但收獲也是巨大的，我對自己能夠順利完成此畢業設計而感到驕傲和自豪。同時非常感謝陳安伏老師對我的悉心指導，從參考資料的查找、到設計任務布置、設計任務的落實與跟進、再到后來的初稿完成，老師都付出了很多。雖然過程困難重重，但老師依然不辭辛勞幫我糾錯，督促我去訂正，沒有老師的幫助，就沒有此設計成果。同時，我對本論文所引用專著的學者表示衷心的感謝，能夠參考這些學者的研究成果我倍感榮幸、受益匪淺。我也很感謝幫助過我的同學，很多我自己解決不了的問題都是找同學幫忙解決的。由于本