（2）制品与流道系统的3D流动保压集成分析圆柱体单元一般应用在流道系统，若制品用的是三角形单元模式，则半解析法可以解决混合单元的集成问题，因此，这样既能够分析一模一腔大型复杂的制品，又能够分析一模多腔小型精密制品，满足了生产要求，使用范围变得更加宽广[13]。

1.4课题的研究意义及内容

由于传统的制模方法不仅要多次试模、修模，而且复杂和重复环节多，其生产成本也高，产品开发周期长。而采用CAE技术则可以提前预测产品成型过程中的各种缺陷，减少成型后修模的工作量，能够缩短模具的开发周期。本文应用Moldflow软件来模拟塑料齿轮注射成型过程，研究注塑缺陷的产生原因及预防措施，并优化工艺参数，找出一组最佳工艺参数，为设计与制造注射模具提供可靠的依据[14]。具体研究内容如下：

（1）首先阐述了注塑成型常见缺陷及优化措施，然后通过对塑料齿轮工艺分析，确定了成型工艺方案；

（2）应用模拟软件Moldflow对塑件的成形过程模拟和仿真，通过网格划分和修补、设置材料参数、设计浇注系统和冷却系统建立几何模型；

（3）塑料齿轮注射成型工艺仿真分析及参数优化，通过填充、保压、冷却、翘曲分析各参数对注塑成型的影响，研究减少和控制成型缺陷的方法，并以翘曲变形量为考核目标，运用正交试验方法获取最佳参数组合；

（4）基于模拟结果，对模具总体结构进行分型面设计、型芯型腔结构设计、浇注系统设计、脱模与复位机构设计、成型零部件计算、导向机构设计、冷却系统设计、排气系统设计等。

第二章塑料齿轮注塑成型过程的理论基础

2.1注射成型原理与工艺过程

注塑成型有柱塞式注塑机成型和螺杆式注塑机成型两种，螺杆式注塑机成型应用范围很广。螺杆式注塑机成型原理指粉状或颗粒状塑料经料斗加到安装有电加热圈的料筒内，粉状或颗粒状的塑料在螺杆作用下一边塑化一边向前移动，塑料在转动的螺杆作用下通过其螺旋槽输送到料筒前端的喷嘴附近；螺杆转动使塑料进一步塑化，料温在剪切摩擦热的作用下进一步提高，塑料得以均匀塑化。当料筒前端积聚的熔料对螺杆产生一定的压力时，螺杆就在转动中后退，直至与调整好的行程开关相接触，具有模具一次注射量的塑料预塑和储料即料筒前部熔融塑料的储量结束；接着注射液压缸开始工作，与液压缸活塞相连接的螺杆以一定的速度和压力将熔料通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中；保压一定时间，经冷却固化后即可保持模具型腔所赋予的形状；然后开模分型，在推出机构作用下，将注射成型的塑料制件推出型腔[15]。

注塑成型工艺过程分为成型前准备、注塑过程和塑件后处理。成型前准备主要包括对原料加工注塑过程主要包括加料、塑化、注射、冷却和脱模等塑件后处理主要包括退火处理和调湿处理[16]。注塑过程的具体介绍如下：

（1）塑化阶段。塑化指塑料在料筒内经加热达到良好流动状态的过程。

（2）充填阶段。塑料熔体在注塑压力下由喷嘴射入，流经主流道、浇口进入模腔，完成充填。

（3）保压阶段。充填完成后，塑件冷却收缩必然导致填充不足，所以此时的熔体仍需保持高压状态以补充塑料熔体。

（4）冷却阶段。冷却阶段自熔体进入模具型腔起就开始，填充阶段完成后冷却速度加快，当达到产品的顶出温度时，利用顶出装置将产品从模具中取出。

（5）脱模阶段。脱模方式主要有顶杆脱模和脱料板脱模。设计模具时要根据产品的结构特点选择合适的脱模方式，以保证产品质量。选用顶杆脱模时，顶杆设置应尽量均匀，顶杆位置应选在脱模阻力最大以及塑件强度和刚度最大的地方，以免塑件变形损坏。脱料板一般用于深腔薄壁容器以及不允许有推杆痕迹的透明制品的脱模，这种机构脱模力大、脱模均匀，无明显的遗留痕迹。