塑料翹曲變形分析及解決方案(存儲版)
【正文】 摘 要 ：文 章 從 注 塑 件 的 結(jié) 構(gòu) 、模 具 機 構(gòu) 、注 塑 工 藝 參 數(shù)等 幾 方 面 闡 述 了翹曲變形的機理，分析了注塑件收縮對翹曲變形的影響，并以實例分析如何解決注塑件 的 翹 曲變 形 。 保壓分析 。 這 些 都 是 高 應(yīng) 力 取 向 造 成的翹曲。 一般帶筋板的構(gòu)件比平板類構(gòu)件更能抵抗翹曲變形。 對均勻壁厚的薄壁塑件，由于它在模具內(nèi)冷卻較快且趨于同步冷卻，因而塑件收縮率變化較?。欢癖谒芗虮诤癫痪乃芗?，不同區(qū)域溫度、壓力和流速的不同，會引起收縮率的差異，進而引起塑件的翹曲變形和殘余內(nèi)應(yīng)力。 塑料充入模具型腔，并在型腔內(nèi)冷卻、凝固的過程，是注射成型的關(guān)鍵，在 這 一 過 程 中， 溫 度 、壓 力、速 度 三 者 相 互 耦 合 ，對 塑件 的 質(zhì) 量 和 生 產(chǎn) 效 率均 有 極 大 影 響。料溫太高時模具的載熱量增大，冷卻系統(tǒng)負荷加重，使得制件出模時并未完全冷卻，因而熱的制件在出模后易受外力和自然冷卻作用而變形 。但平行于流動方向的收縮則隨著與澆口距離的增加而減 少 。 選用 L27(313) 正交表設(shè)計實驗 ， 通 過 研 究 注 射 速率 來 判 斷 流 動 引 起 的 收 縮 ； 計 算 模 具 溫 度 、熔體溫度、 保壓壓力與保壓時間來確定熱誘導(dǎo)的收縮 ； 研究澆口尺寸來判斷剪切熱對 PC/ABS塑 料制 品 收 縮 的 影 響 程 度 。通 常 ，收縮翹曲的問題最終歸結(jié)于殘余應(yīng)力的研究。 張 榮語 等 開 發(fā) 了 結(jié) 晶 高 聚物的收縮翹曲分析程序。 (1) 當熔體凝固 時 ,熔體的收縮受到模具的制約即在制品內(nèi)產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng) 力 。 但是對玻纖增強的高聚物材料而言 ,提高模具溫度和熔體溫度有利 于 高 聚物 分 子 鏈 的 取 向 松 弛 ,從而降低充填階段和保壓階段的取向效應(yīng)。以 空 調(diào) 器風 門 葉 片 為 例 ,給 出翹 曲 變 形 的 CAE分 析步 驟 ,提出收縮不均、冷卻不 均 及 分子 取 向 不 一 致 是 翹 曲 變 形 產(chǎn) 生 的 原 因 ,并給出相應(yīng)的改進措施 ,改進措 施 應(yīng) 用 于 工 廠 后 取 得 較 好的 效 果 。用直觀分析和方差分析可 以 快 速有 效 地 得 到 一 套 減 少 洗 衣 機 上 殼 翹 曲 和收 縮 的 最 優(yōu) 工 藝參數(shù) ,且計算 結(jié) 果 能 很 好 地 指 導(dǎo) 實 際 生產(chǎn) 。 保壓時間與保壓壓力 的 效 果一 樣 ,而 且 澆 口 凝 固時 間 決 定 了 保 壓 時 間 的 長 短 。影 響 最 小 的 是 澆 口 尺 寸 。江濤等根據(jù)樣本的熱力學分析 ， 給出溫度邊界條件并建立非等溫粘彈本構(gòu)方程 。在冷卻過程中 , 由于冷卻管 道 分 布 不 合 理 ,制品未得到均勻冷卻而產(chǎn)生局部熱斑或厚度方向上的非均勻冷卻 ， 產(chǎn)生殘余熱應(yīng)力 ， 致使制品收縮不均勻進而產(chǎn)生翹曲。因 此 要 解 決注塑件的翹曲變形問題，應(yīng)綜合考慮上述各種因素，并根據(jù)每個塑膠件的自身特點，找 出 其 中的 主 要 因 素 ， 以 此 來 尋 找 解 決 的 途 徑 。注塑過程中 ，一 般 收 縮 只 引 起 注 塑 件 體 積 上 的變 化 ，只 有 以 下 情 況 的 不 均 勻 收 縮 才 會引起翹曲變 形 ： 1. 由于塑件厚 度 不 均勻 ， 造 成 不 同 部 位 冷 卻 時 間 不 一 致 引 起翹 曲 ； 2. 有加強筋的 位 置 沿 塑 件 厚 度 方向 收 縮 率 不 同 3. 與分子取向 平 行 和 垂 直 方 向 的收 縮 率 不 同 ， 主 要 由 進 澆 位 置 和 形 狀引起?！?凍結(jié)效 應(yīng)” 將產(chǎn)生凍結(jié)應(yīng) 力 ， 形 成 塑 件 的 內(nèi) 應(yīng) 力 。 注塑工藝參數(shù)對注塑件翹曲變形的影響 塑料在塑化過程中，聚合物的溫度在軸向和徑向（相對于螺桿而言的差別 ，會 引 起 塑 件 在 不 同 方 向 上收 縮 的 差 異 并 產(chǎn) 生 溫 差 應(yīng) 力 。當 平 面 中 央 部 位 必 須 設(shè) 置 加 強筋 時 ，可 在 與 筋 對 應(yīng) 的 制 品 外 壁 處 加 設(shè)楞溝 。塑件的厚度、質(zhì)量分布相 差 較 大 ，局 部 貯 熱 量 差 異 大 ，冷 卻 先 后 不一 致 等 都 會 造 成 翹 曲 。由于 塑 料 成型 時 流 動 方 向 的 收 縮 率 比 垂 直 方 向 的 大，使得制 件 各 向收 縮 率 不 同 而 翹 曲 。 冷卻系統(tǒng)選擇 。 在完成以上五個方面的準備工作后，有機地把這幾個方面結(jié)合起來，通過對注射成型過程集成分析的方法，就可以實現(xiàn)對注塑過程的翹曲分析。這一階段分析常采用不可壓縮的非等溫牛頓流體流動的 He 1 eShaw 模型，其控制方程為 : ③ 對 注 射 成 型 的 壓 實 過 程 進 行 分 析 ， 計 算 出 型 腔 內(nèi) 的 壓 力 和 溫 度 的 分布，以及塑件熔體的密度、流動速率、壁剪切應(yīng)力和體積收縮的分布情況。 正 因 如 此 ，對 成型 塑 件 翹 曲 變 形 及 應(yīng) 力 的 分 析 已 在 CAE領(lǐng)域引起了廣泛的重視和研究熱情。但 是 試 驗 方 法 能 研 究翹 曲 變 形 的 成 型 機 理 ，以 指 導(dǎo) 實 際 生 產(chǎn) ，并 且是驗證數(shù)值模擬軟件可靠性的重要手段，以幫助提高模擬軟件的分析精度。 . Walsh 和 等 在收 縮 預(yù) 測 基 礎(chǔ) 上 ， 將收縮應(yīng)變輸入通用結(jié)構(gòu)分析程序，通過線性或非線性分析計算翹曲變形。 介紹了Tmconcept 公司收縮評估軟件，該軟件考慮了成型工藝條件、流動取向、模具外形等影響收縮的主要因素，并認為僅用 PVT 數(shù) 據(jù)的 簡 化 收 縮 模 型 計 算涉 及 諸 如 取 向 、各 向 異 性 等影 響 因 素 的 復(fù) 制 品 的 收 縮 是 不 正 確 的 。 和 首次對不同牌號 HDPE 在 不 同 冷 卻 時 間、 模 具 溫 度 、 熔 體 溫度 和 注 射 壓 力 下， 采 用 不 同 澆 口 尺 寸 測 試其 收 縮 情 況 ， 得 出 80%收縮與制品厚 度 和 澆 口 尺 寸 有 關(guān) ， 20%收 縮 與 成 型 條 件 有 關(guān) 的 結(jié) 論 。(2)薄壁磁盤翹曲明顯而厚壁磁盤不易翹曲，且翹曲大小與測量翹曲時的溫度 有 關(guān) 。, , K. Sarkar 等試驗研究了不同材料和壁厚平板的收縮和翹曲特征。九十年代初 ， MOLDFLOW 公司的 分析了注塑制品產(chǎn)生翹曲變形的原因，并從塑料材料選擇 (主要考慮結(jié)晶性能、取向性能、成型收縮性能 )、注塑產(chǎn)品設(shè)計 (主要指壁厚 )、注 塑 模 具 設(shè) 計 (包 括 澆 口 位置 和 流 道 尺 寸 、冷 卻 流 道 尺 寸 與 布 置 )、注塑成型工 藝 條 件選 取 等 方 面 探 討 減 少 翹 曲 變 形 的 方 法 。 翹曲變形的產(chǎn)品設(shè)計方法學研究 翹曲變形的產(chǎn)品設(shè)計方法學研究，最開始是根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，從定性角度分析影響注塑制品翹曲變形的因素，探討減少翹曲變形的方法。 導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因有很多方面 :(1)翹曲變形模擬與注塑流動、保壓、冷卻等階段的研究發(fā)展狀況有關(guān)。澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設(shè)置、排氣性能好壞、模具頂出機構(gòu)設(shè)計等都能影響制品 取 向 與 收 縮 ，從 而 顯 著 影 響 制 品 出模
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