塑料托盤（pán）注塑不同方案（àn）分析
在注射成型過程（chéng）中（zhōng），模具溫度（dù）直接影響到塑件的質量如收縮率、翹曲變形、 耐應力開裂性和表麵質量等，並且對（duì）生產（chǎn）效率起到決定性的（de）作用，在注射過程中, 冷卻時（shí）間占注射成型周期的（de）約80%,然而，由於各種塑料的性能和成型工藝要求（qiú） 不同，模（mó）具溫度的要求也不盡相同。
低的（de）模具溫度可降低塑件的成型收縮率；模具溫度均勻（yún）、冷卻時間短、注射 速度快可以減（jiǎn）小塑件的翹曲變形；對於結晶（jīng）性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺 寸穩定，避免後（hòu）結晶現象，但是將導致成型周期延（yán）長和塑（sù）件發脆的（de）缺（quē）陷；隨著結 晶型聚合物的結晶度（dù）的提高，塑料的耐應力開裂性降（jiàng）低，因此降低模具溫度是有 利的。但對於高粘度的無（wú）定（dìng）型聚合物，由於其耐力開（kāi）裂（liè）性與塑件的內應力直接相 關，因（yīn）此提高模具溫度和充模速度，減少補料（liào）時間有（yǒu）利的；提高模具溫度可以（yǐ）改 善塑件的表麵質量。
模具溫度的（de）高低取決於塑料結晶性、塑件尺寸與結構、性能要求以及其它工 藝條件如焰料溫度、注射速度、注射壓力和模塑周期等。
對於無定型聚合物，其焰體在注入模腔後隨著溫度的降低而固化，但並不發 生相的轉變，模溫主要影響焰體的粘度，即充（chōng）模速率。因此，對於熔融粘度較（jiào）低 和中等的無定型塑料如（rú）聚苯乙烯（xī）、醋酸纖維素等，采用較低的模具溫度可（kě）以縮（suō）短 冷卻時間。對於熔（róng）融粘度高（gāo）的塑料如聚（jù）碳酸酯、聚苯醒、聚碉等，則必須采取較 高的（de）模具（jù）溫度以避免產生冷流痕、注不滿等缺陷，同時由於其軟化溫度較高，提 高模具溫度可以調整塑件的冷卻速率，使（shǐ）之（zhī）均勻一致，以防止塑件因溫度差過大 而產生凹痕、內應力和裂紋（wén）等問題。
結晶性聚合物在注入模腔後，當溫度降低到熔點（diǎn）以下即開始結晶，結晶的速 率受冷卻（què）速率並最（zuì）終由模具溫度控製。高的模具溫度將導致大的結晶速率，有利 於分子的鬆馳過程，因此尺寸穩定但是塑件發脆（cuì），適（shì）用於結晶速率很小的（de）塑料如 聚對苯二（èr）甲酸乙二酯。低的模具溫（wēn）度將導（dǎo）致塑件中的分子（zǐ）結晶度的降（jiàng）低，
本文中采用的材料為聚丙烯（PP）,適合的模具溫度（dù）為40°C,由於本試驗主 要著重於試模階段，在試模階段模具各部（bù）分溫度可以近似於恒溫，因此本文采用 的模具溫度為均勻的40C,加之本研究采用熱（rè）流道係統（tǒng），采（cǎi）用針（zhēn）閥式澆口控製，
不會因為有無冷卻係統影響製品收縮，冷卻係（xì）統的影響可以忽略。在（zài）保證分析結 果較為準（zhǔn）確（què）的情況下，為了加快CAE模擬分析時間及提高效率本文分析中不加入 冷卻係統。
4.3.1設計方案一
本文主要從（cóng）改變（biàn）塑料托盤的澆注係統（tǒng）設計入手。由於模型經過對稱分析（xī）處理（lǐ）, 模型呈四邊（biān）形，結構如果采用單澆口，無論從哪一邊進料，整個流程都非常長， 並（bìng）且在最後（hòu）焰料的交匯處，由於熔料溫度過低，分子長鏈之間的交錯纏結不充分, 會形成非常脆弱的熔接線，熔接線部位在承受外力時容易發生開裂甚至斷裂，嚴 重影響托盤的性（xìng）能。因此初步選定4點（diǎn）進料，進料口在每條邊的中間部位。
在MPI視窗的坐標係（xì）中，澆（jiāo）口位（wèi）置分別為(-237.67, -417.73, 0) , (-407.19, -265.24, 0)、(-239.15, -105.57, 0)、(-77.79, -287.34, 0)。從模具結構考（kǎo） 慮，由於模型中間存在著四個比較大的空腔，因（yīn）此適（shì）合（hé）做分（fèn）流（liú）道，所以研究中澆 注係統（tǒng）采用熱流（liú）道與冷流道結合的方式，熱流（liú）道係統具有節能（néng）、高效，可進行連 續注塑的（de）特點。將冷熱混合流道係統建（jiàn）模後進行（háng）有限元網格劃分，流道部（bù）分采用（yòng） 圓柱（zhù）形網格單元。如圖4-4所示，圖中熱流道用紅顏色表示，分流道用綠色表示。
 
圖（tú）4-4方案一澆口（kǒu）設（shè）計
 
分析結果及解（jiě）析:

1）充填時間
如圖4-5所示，從藍色到紅色表示充填的先後次序（xù）。左上角部分最後填充完成 的時（shí）間是4.718秒，時間長於其他三角。這表明本方案（àn）充填不均（jun1）勻，這將引起製品 部分過保壓，導致收縮不均勻。製品最後填充的部分相對於先充填的部分冷卻（què）更 加緩慢，因此其（qí）冷（lěng）卻收縮（suō）過程（chéng）滯後於（yú）其它區（qū）域，這就容易導致收縮不均勻，製（zhì）品 內部（bù）產生應力，這種應力在外力或環（huán）境因素（潮濕、高溫，輻射）等作用下容易 釋放出來，製品產生變形，開裂甚至（zhì）斷裂。

 
2）壓力分布
型腔壓力分布如圖4-6所示（shì），大部分麵積為綠色（sè）區域，在左上角位置為藍色（sè）區 域，從壓（yā）力分布的情況來看，該（gāi）方案壓力分布不均（jun1）勻（yún），壓力（lì）相差近34MPa,這必 然導（dǎo）致整個型腔中的（de）應（yīng）力不平衡，最終在製品中產生不等的殘餘應力，會（huì）使製（zhì）品 產生較大的翹曲（qǔ）變形。

 
圖4-6方案一壓力分（fèn）布（bù）
 
3）注塑壓力
注塑壓力如圖4-7,壓力的大小直接決定了注塑機的最小壓力，而且壓力越小 流動平衡（héng）性越好。該方案注塑口壓力最大值為70MPa°這個注塑壓力比較合理。
 

 
4）鎖模力
當（dāng）高壓的塑料熔體（tǐ）充滿型腔時，會產生一個沿注射機軸向的很大推力，該推 力應小於注射機額（é）定的（de）鎖（suǒ）模（mó）力，否則在注射成型時會因鎖模力不緊（jǐn）而發生溢邊（biān）跑 料現象。如圖4-8所示，本方案最大（dà）鎖模力達2500kN,此鎖模力乘以4倍為 lOOOOkN,依然遠小於注塑機的最大鎖模力21000kN_o因此是可以接受的。


 
5)翹曲變形
方案一注塑翹曲變形量最大值（zhí）為4.480mm,對於（yú）PP材料而（ér）言，變（biàn）形量不影響 製品的使（shǐ）用性能。
OefieatMk* M
 
Saric «m|
圖4-9方案一翹曲變形分析
 
4.3.2設計方案（àn）二
方案二在方案一基礎上更改4個澆（jiāo）口位置，將澆口（kǒu）位置更加靠近澆口托盤的
左上角位置（zhì），在MPI空間中,具體四個澆（jiāo）口的位置坐標值更改（gǎi）為(-322.32, -417.73,
0)、(-407.19, -369.93, 0)、(-324.54, -105.57, 0)、(-77.79, -298.26, 0)。

如圖4-10所示。

 

1）充填時間
如圖（tú）4-11所示，本方案充填時間5.116s,略長（zhǎng）於方案一的填充時間。托盤四 個角落充滿所需時間基本相近。這是一種較為（wéi）理想的流動平衡狀態，這種流動平 衡狀態不易（yì）出現過保壓現象，可以有效控製冷卻後製品內（nèi）部應力。

 
2）壓力分布
方案二的型腔壓力分布如圖4-12所示，大部分（fèn）麵積為綠色區（qū）域，在右上（shàng）角位
置為藍（lán）色區域，壓力相（xiàng）差（chà）近30MPa,方案二相較於方案一（yī）有明顯下降。但30MPa

的壓力（lì）差還是比較大，型腔中的應力不平衡現象沒有根本性改善，注塑完成（chéng）後製 品可能因為內部較（jiào）大（dà）應力的存在，在外力及外部環境影響下產生變形、開裂或斷 裂。
 
圖4-12方案二壓力分布
 
3）注塑壓力（lì）
注塑壓力如圖4-13,該方案注塑口壓力最大值為60MPa,優於方案一（yī）的
70MPa_o注塑壓力的（de）減小可以節約能源，減少型腔內（nèi）部的應力，同時可以減少鎖模 力及（jí）製品的翹曲變（biàn）形量。
 
圖4-13方案二澆注口壓力分布
 
4）鎖模力
如圖4-14所示，方案二的最大鎖模力達2000kN,在整個托盤注塑條（tiáo）件（jiàn）下，鎖
模力在8000kN左右,優於方案一的lOOOOkN。減少鎖模力一方麵可以（yǐ）注塑機（jī）能耗,
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另一方麵可以降低型腔內（nèi）部應力。
圖4-14方案一鎖模力分布
5）翹曲變形
如圖（tú）所示，方案二的翹曲變形最大量為4.320mm,略小於方案一•的變形量。
0.462
Scale f500 mm|
圖4.15方案二翹曲變（biàn）形分析
4.320H
Scste Fscior^ 1.S00
4. 3.3設計方案三
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
根據（jù）方案二的分析結果，將澆注係統中的（de）澆口位置進行（háng）微（wēi）調，本方案調整澆
0)、(-407.19, -369.93, 0)、(-305.41, -105.57,
0)、(-77.79 , -311.53, 0)。
分析結果及解析:
1) 充（chōng）填時間
如圖4-16所（suǒ）示，本（běn）方（fāng）案充填時間4.909s,優於方案二（èr）5.116s。同時，四個角 落充（chōng）滿（mǎn）所需時間基本相近。流動平衡（héng），不易出現過保壓現象。

2）壓力分布（bù）
方案三型腔壓力分布如圖4-17所示，大部分麵積為淺綠色及淡藍色區域，在 左下角位置為藍色區域，壓力相差僅20MPa左右，較上兩個方案都有明顯下降， 型腔壓力（lì）狀態進一（yī）步改善。
Pressure
 
圖4-17方案三壓力分布（bù）
 
3）注塑壓力
方案三注塑壓力如圖4-18,該方案注塑壓力最大值為60MPa。與（yǔ）方案二相當, 優於方案一（yī）的最大注塑壓力。

4）鎖模力
如圖（tú）4-19所示，本方案（àn）最大鎖模（mó）力達1750kN,優於其他兩個方案。
 
圖4-19方案三鎖模力分布
 
5）翹（qiào）曲變形
方案三翹曲變形量如下圖所（suǒ）示，最大（dà）翹曲變形處位於托盤下部，最大值為
4.258mm,由於壓力分布均勻（yún），相對於前兩（liǎng）個方案，翹曲變形量有所變小。