【正文】 力不平衡、推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動不平穩(wěn) 、 脫模頂出面積不當(dāng) 等都 很容易使制品變形。在這個過程中，聚合物的溫度在軸向、徑向 (相對螺桿而言 )的溫差會使塑料產(chǎn)生應(yīng)力；另外，注射機(jī)的注射壓力、速率等參數(shù)會極大地影響充填時分子的取向程度，進(jìn)而引起翹曲變形。 通常情況下塑料流動方向的收縮率比垂直方向 的大 ， 不同的收縮率使塑件產(chǎn)生翹曲， 對纖維增強(qiáng) 的塑料 制品而言 ，取向效應(yīng)是導(dǎo)致制品翹曲的主要原因之一。一般來說， 當(dāng)提出 一件新制品的使用性能和其它有關(guān)要求后，首先應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)可則下，選擇最合適的原材料、生產(chǎn)工藝、設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)。殘余壓力為正值時，脫模比較困難，制品容易被刮傷和破裂 ； 殘余壓力為負(fù)值時，制品表面容易有陷痕或內(nèi)部有真空泡。延長保壓時間有助于減少制品的收縮率，但過長的保壓時間會使制件上的收縮程度出現(xiàn)差異，令制件各個方向上的內(nèi)應(yīng)力差異增大，造成制品翹曲和粘模 ； 如果保壓時間不充分，可能會出現(xiàn)型腔內(nèi)熔體倒流而造成型腔壓力迅速下降。如果注射壓力過低，熔體將很難充滿型腔 ； 然而，注射壓力過大，卻有能出現(xiàn)溢料等不良現(xiàn)象，并引起較大的壓力波 動，使生產(chǎn)操作難于Abstract 11 穩(wěn)定控制。熔體在進(jìn)入型腔之前應(yīng)達(dá)到規(guī)定的成型溫度，并能在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到足夠數(shù)量，塑化溫度應(yīng)均勻一致，不發(fā)生或極少發(fā)生熱分解以保證生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。 鎖模裝置 注塑機(jī)上實現(xiàn)鎖合模具、啟閉模具和頂出制品的機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為鎖模裝置。注塑時，螺桿傳遞液壓或機(jī)械力使熔體注入模具。注塑系統(tǒng)包括加料裝置、料筒、螺桿、噴嘴、加壓和驅(qū)動裝置等。注射時間短，塑料充模速度快，從而變形小，模具溫度提高，可降低殘余應(yīng)力和體積 收縮率，但是這兩個因素對變形的影響不顯著。 保壓壓力 保壓壓力對收縮 有直接的影響 ， 不同的保壓壓力對體積收縮有不同的影響，一般 隨著保壓壓力增加， 翹曲 變形量 先 減小 ，然后 再 增加 。 熔料溫度 熔料溫度 （ 料溫 ） 指塑化塑料的溫度和從噴嘴射出的熔體溫度，前者稱為塑化溫度，后者稱為熔體溫度。比如人造骨和人造肺等的應(yīng)用。一般塑料的剛性差、耐熱性差 ， 在低溫下易開裂 ， 塑料的導(dǎo)熱系數(shù)小，這對散熱而言很不利 ； 塑料易燃燒，在光和熱作用下性能容易變壞，發(fā)生老化現(xiàn)象等。如聚氨脂類。如氟塑料、有機(jī)硅等。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。合成樹脂的種類繁多，但塑料工業(yè)經(jīng)常使用的樹脂主要有幾十種。由于它具有應(yīng)用面廣、成型周期短、生產(chǎn)效率高、易成型形狀復(fù)雜的制品、制品精度高、生產(chǎn)操作容易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等多方面的優(yōu)點，因此在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè) 中，占有非常重要的地位。汽車諸多注塑薄殼件制品由翹曲引起的形狀偏差會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的裝配精度。 用線性熱粘彈模型計算流動殘余應(yīng)力和熱殘余應(yīng)力，計算出的殘余應(yīng)力作為固體力學(xué)分析的初始條件，用三維 薄壁注塑件的幾何模型，將模具冷卻、塑料充模 — 保壓 — 冷卻、纖維定向、材料特性和應(yīng)力分析集成后，預(yù)測翹曲 [4]。由于翹曲變形與不均勻收縮有關(guān)，許多學(xué)者從研究不同塑料在不同工藝條件下的收縮行為入手，來分析收縮與制品翹曲的關(guān)系。翹曲變形問題的存在會影響注塑件的形狀精度和表面質(zhì)量，當(dāng)翹曲變形量超過允許誤差 后，就成為成形缺陷，進(jìn)而影響產(chǎn)品裝配。 我國 2020 年汽車產(chǎn)量超過 600 萬輛，位居世界第四，這標(biāo)志著中國汽車工業(yè)由此步入了一個高速增長的發(fā)展階段，并拉動下游形成了塑料等高增長產(chǎn)業(yè)群，塑料工業(yè)為滿足汽車制造業(yè)而實現(xiàn)了高速、躍增式的發(fā)展。 parameter control。注塑成型是一個高度非線性、時變性的多參數(shù)作 用過程 。汽車諸多注塑薄殼件制品由翹曲引起的形狀偏差會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 warping deformation。發(fā)達(dá)國家車用塑料現(xiàn)已占塑料總消耗量的 7%11%，預(yù)計將達(dá)到 10%11%[1] 。 翹曲變形是汽車薄殼塑料件注塑成型中的常見缺陷之一，因為涉及到對翹曲變形量的準(zhǔn)確預(yù)測，而不同材料、不同形狀的注塑件的翹曲變形規(guī)律差別很大。所以，七十年代以后，人們就開始采用 根據(jù)實際經(jīng)驗從制品設(shè)計、模具設(shè)計及注塑工藝條件等方面采取措施 ，盡量避免發(fā)生大的翹曲變形。再考慮塑料的結(jié)晶性能對制品的殘余應(yīng)力、翹曲變形也有影響。 內(nèi)容 汽車注塑薄殼件是一種典型的注塑加工零件，翹曲是其制造過程中的主要缺陷。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 2 注塑成型 注塑成型 （ 簡稱注塑 ） 是將塑料原料加工成制品的主要方法，可成型各種的塑料制品。天然樹脂來自大自然，如蛋白質(zhì)和琥珀等。 塑料的分類 塑料目前尚無確切的分類，一般分類如下： （ 1） 按塑 料的物理化學(xué)性能分 ： 熱塑性塑料：在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。 特種塑料： 一 般指具有 特種功能（如耐熱、自潤滑等），應(yīng)用于特殊要求的塑料。 反應(yīng)注射模塑料：一般指液態(tài)原材料，加壓注入模腔內(nèi)，使其反應(yīng)固化制得成品。應(yīng)該指 出的是，塑料也存在一些缺點，在應(yīng)用中受到一定的限制。 （ 5） 醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)用塑料制品己成為塑料材料向高技術(shù)、高附加值發(fā)展的一個主要方向，并在生物和醫(yī)學(xué)工程研究領(lǐng)域中發(fā)展成為一門相當(dāng)重要的邊緣學(xué)科。除注射速度外，還可以用注射速率、注射時間等來表示。為了減小變形，必須了解各種工藝參數(shù)對制品變形的影響。 注射時間和模具溫度 注射時間和模具溫度在考察范圍內(nèi)對變形的影響很小。 注塑系統(tǒng) 注塑系統(tǒng)是注塑機(jī)的主要部分，它能夠使塑料原料在螺桿或柱塞的旋轉(zhuǎn)推進(jìn)或推動下均勻塑化，在高壓下快速注入模具。當(dāng)積存的熔體達(dá)到一次注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動。常用的驅(qū)動裝置有單速交流電機(jī)和液壓馬達(dá)兩種。 塑化 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到良好可塑性的流動狀態(tài)的全過程。注射壓力主要用于克服熔體在整個注塑成型過程中的流動阻力，同時還對熔體起一定程度的壓實作用。保壓壓力過高可能產(chǎn)生溢料，增加內(nèi)應(yīng)力等 ； 保壓壓力過低，補(bǔ)縮流動受澆口摩擦阻力限 制不易進(jìn)行，型腔壓力會因補(bǔ)料不足而迅速下降。殘余壓力的大小與保壓階段的時間長短有密切關(guān)系。在工業(yè) 實踐 中，通常采用 調(diào)整和控制工藝參數(shù)來減小翹曲變形量，而對于較大的翹 曲變形則 采用模具補(bǔ)償方法或修改制件的幾何形狀來保證幾何精度。 翹曲變形產(chǎn)生的原因 產(chǎn)生翹曲變形的原因主要有三個方面 ： （ 1） 分子 取向，分子取向會導(dǎo)致流動方向和垂直流動方向的收縮不一致 ，從而導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的不均勻，所以制品出模后，在不均勻內(nèi)應(yīng)力的作用下，發(fā)生翹曲變形 。 塑化階段即玻璃態(tài)的料粒轉(zhuǎn)化為粘流態(tài)，提供充模所需的熔體。 塑件在脫離型腔并冷卻至室溫的過程中多為玻態(tài)聚合物。一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮才會引起翹曲變形。從產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)上研究塑件的翹曲變形，實際上是將工程優(yōu)化設(shè)計方法應(yīng)用于注塑行業(yè)，即把影響產(chǎn)品翹曲變形的產(chǎn)品的幾何形狀作為設(shè)計變量，以最小的翹曲變形作為優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計目標(biāo)，對產(chǎn)品的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 （ 2） 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 在注射過程中，塑件冷卻速度的不均勻也將形成塑件收縮的不均勻，這種收縮差別導(dǎo)致產(chǎn)生彎曲力矩，使 塑件發(fā)生翹曲。在大型模具中應(yīng)設(shè)置數(shù)條冷卻回路，一條回路的進(jìn)口位于另一條回路的出口附近。 傳統(tǒng)的提高塑料制品質(zhì)量的方法主要是改進(jìn)模具設(shè)計和采用材料性能較好的樹脂。熔體溫度在 260176。 本 文對汽車薄殼塑件翹曲變形問題作了深入研究，取得了以下結(jié)論與成果。 感謝 XX 學(xué)院 老師和同窗們的關(guān)心和支持！感謝所有幫助過我的人們！ 最后，謹(jǐn)向百忙之中抽出寶貴時間來評審本論文的專家、教授、學(xué)者表示衷心的謝意，感謝你們的關(guān)心和評審。 以減少塑件二次加工的成本，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。冷卻時間越長， 翹曲變形的機(jī)會越低。 對于汽車內(nèi)飾塑料薄壁件，工藝參數(shù)對外殼翹曲 變形影響程度由大到小排序為 ： 保壓壓力、熔體溫度、冷卻時間、流動充模時間、模具溫度、保壓時間。另外，頂出桿的截面積不能太小，以防塑件局部受力過大 (尤其在脫模溫度太高時 )而使塑件產(chǎn)生變形。因此，模具上冷卻水孔的布置至關(guān)重要。 影響塑件變形的因素主要有澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)與頂出系統(tǒng)等。 在塑料制品設(shè)計中， 應(yīng)該 打破制品壁厚應(yīng)盡可能均勻的不成文規(guī)則 [13]。如果在模具設(shè)計階段不考慮填充過程 中收縮的影響，則制品的幾何形狀會與設(shè)計要求相差很大，嚴(yán)重的變形會致使制品報廢。較高的壓力和流速會產(chǎn)生高剪切速率，從而引起平行于流動方向和垂直于流動方向的分子取向的差異，同時產(chǎn)生“凍結(jié)效應(yīng)”。 通常，可以利用區(qū)域收縮來衡量不同區(qū)域收縮的差別。 注塑成型翹曲變形分析 翹曲主要與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計以及成型工藝三方面 有關(guān) [10]。翹曲變形是指注塑制品的形狀偏離了模具型腔的形狀，它是塑料 制品 常見的缺陷之一。 冷卻階段是指從澆口的塑料完全凍結(jié)時起，到制品從型腔中頂出為止。注射速度小，填充的時間就長，先進(jìn)入型腔的熔體受到較多的冷卻，粘度增大，后面的熔體就需要在高的壓力下才能進(jìn)入型腔，甚至有可能出現(xiàn)短射 ； 反之，可使熔體通過噴嘴、主流道、分流道和澆口時產(chǎn)生較多的摩擦熱而使熔體溫度升高，故熔體的粘度小，流動阻力相對降低，但是容易在型腔內(nèi)引起噴射流動，導(dǎo)致制品質(zhì)量變差，同時如果排氣不良，還會因壓縮氣體放熱而灼傷制品。C ） 2)注射 壓力 （ MPa） 3)注射速度 （ mm/s，但是一般用最大注射速度的百分比表示 ） 熔體溫度一般略低于塑化溫度，由于起實際作用的是熔體溫度，所以一般把熔體溫度作為一個工藝參數(shù)。鎖模機(jī)構(gòu)還應(yīng)該保證模具啟閉靈活、準(zhǔn)確、迅速而安全，并防止損壞模具和制品，避免機(jī)器受到強(qiáng)烈震動，達(dá)到安全運(yùn)行以延長機(jī)器和模具的壽命。注塑時，料筒內(nèi)的熔體在螺桿或柱塞的作用下，高壓快速流經(jīng)噴嘴注入模具。料外部一般都配有加熱裝置可以實現(xiàn)分段加 熱和控制。但按其外形又可分為立式、臥式和直角式三種，目前較為常用的是臥式螺桿注塑機(jī)。提高模具溫度，能減少翹曲量，但是減少量很小。 保壓時間 保壓時間是指保壓壓力持續(xù)作用的時間?，F(xiàn)在，塑料正在迅速進(jìn)入國防、宇航、海洋開發(fā)和信息產(chǎn)業(yè)等技術(shù)領(lǐng)域，并逐漸向其他領(lǐng)域拓寬。 （ 2） 建筑領(lǐng)域由于塑料材料的綜合性能和節(jié)能效果較好，塑料在建筑領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，如塑料門窗、塑料內(nèi)外墻裝飾材料等的大量使 用。 增強(qiáng)塑料：加有增強(qiáng)材料而某些力學(xué)性能比原樹脂有較大提高的一類塑料。 層壓塑料：指浸有樹脂的纖維織物，可經(jīng)疊合、熱壓結(jié)合而成為整體材料。 （ 2） 按塑料 的 用選分 ： 通用塑料： 一 般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。 樹脂是高分子