【導(dǎo)讀】難度加大，導(dǎo)致聚合物熔體在薄壁型腔內(nèi)的流動行為也與常規(guī)注塑成型有所不同。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。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。注塑成型是一個高度非線。性、時變性的多參數(shù)作用過程。由于此過程具有多個參數(shù)相互作用并隨時間變化的特。為了減少最終制件的。量影響較大的工藝參數(shù)能保持在最佳范圍內(nèi)，從而確保制件質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)。本文確定了注塑成型的工藝參數(shù)。通過注塑成型翹曲變形的分析，確定翹曲變形產(chǎn)。使翹曲變形產(chǎn)生的廢品率大大降低，減少了二次加工的幾率和成。本，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　

【正文】 同時，在充模和冷卻階段凍結(jié)在塑件內(nèi)的應(yīng)力由于失去外界的約束，將會以變形的形式釋放出來，從而導(dǎo)致翹曲變形。 注塑制品翹曲變形的直接原因在于塑件的不均勻收縮。如果在模具設(shè)計(jì)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(jì)要求相差很大，嚴(yán)重的變形會致使制品報廢。除填充階段會引起變形外，模具上下壁面的溫度差也將引起塑件上下表面收縮的差異，從而產(chǎn)生翹曲變形。對翹曲分析而言，收縮本身并不重要，重要的是收縮上的差異。在注塑成型過程中，熔融塑料在注射充模階段由于聚合物分子沿流動方向的排大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大，而使注塑件產(chǎn)生翹曲變形。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。結(jié)晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結(jié)晶型塑料大，而且其收縮 率也較非結(jié)晶型塑料大，結(jié)晶型塑料大的收縮率與其收縮的異向性疊加后導(dǎo)致結(jié)晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結(jié)晶型塑料大得多。 Abstract 15 4 汽車翹曲變形的控制技術(shù) 通過對汽車薄殼件翹曲變形及其影響的工藝參數(shù)的研究與分析，可以確定控制其成形過程中翹曲缺陷的 方法 ， 按原理來分，主要可以分為三類，一是通過修改工件的幾何形狀，來減少翹曲變形 ； 二是通過改變注塑模具的結(jié)構(gòu)，減少翹曲變形 ； 三是調(diào)整工藝參數(shù)，來抑制翹曲變形的發(fā)生。 修改工件的幾何形狀 一般認(rèn)為 ，不正確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)所導(dǎo)致的翹曲是最嚴(yán)重的，幾乎不可 能通過成型工藝條件來修正，不均勻壁厚、筋板、浮雕等都能引起不均勻收縮，從而導(dǎo)致翹曲 [12]。 在塑料制品設(shè)計(jì)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]。在預(yù)定的尺寸 誤差范圍內(nèi)，應(yīng)有意改變注塑制品的壁厚，是減少制品翹曲的一種方法。通常 采用正交實(shí)驗(yàn)方法得到不同壁厚因子組合的制品壁厚，且對每種壁厚模型， 再結(jié)合 差異分析法，獲得了最優(yōu)壁厚和相應(yīng)的最佳工藝條件設(shè)置。 可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)上討論出 減少翹曲的方法，傳統(tǒng) 的設(shè)計(jì)是先給定產(chǎn)品幾何形狀，通過反復(fù)試驗(yàn)，在一定范圍內(nèi)選擇變量， 采用基于優(yōu)化的基因算法、正交法等 方法來優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)空間，以減少翹曲，并給出制品的理想厚度和體積。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)上研究塑件的翹曲變形，實(shí)際上是將工程優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)變量，以最小的翹曲變形作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，對產(chǎn)品的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 改變注塑模具的結(jié)構(gòu) 注射成型是熱塑性塑料和一部分熱固性塑料最主要的成型加工方法之一。注塑制品質(zhì)量在很大程度上取決于模具設(shè)計(jì)。 在模具設(shè)計(jì)方面 ，通常采用改變模具的結(jié)構(gòu)來減少翹曲變形。 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。 （ l） 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的最重要組成部分 [14],澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。注塑模具澆口的位置、形式和澆口的數(shù)量將影響塑料在模具型腔內(nèi)的填 充狀態(tài)，從而導(dǎo)致塑件變形。流動距離越長，由凍結(jié)層與中心流動層之間流動和補(bǔ)縮引起的內(nèi)應(yīng)力越大，反之，流動距離越短，從澆口到制件流動末端的流動時間越短，充模時凍結(jié)層厚度減薄，內(nèi)應(yīng)力降低，翹曲變形也會因此大為減少。 （ 2） 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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。例如在注射成型平板形汽車塑件如保險杠時所用的模具型腔、型芯的溫度相差過大，由于貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來，而貼近熱模腔面的料層則會繼續(xù)收縮，收縮的不均勻?qū)⑹顾芗N曲。因此，注塑模的冷卻應(yīng)當(dāng)注大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 意型腔、型芯的溫度趨于平衡，兩者的溫差不能太大。除了考慮塑件內(nèi)外表面的溫度趨于平衡外，還應(yīng)考慮塑件各側(cè)的溫度一致，即模具冷卻時要盡量保持型腔、型芯各處溫度均勻一致，使塑件各處的冷卻速度均衡，從而使各處的收縮更趨均勻，有效地防止變形的產(chǎn)生。因此，模具上冷卻水孔的布置至關(guān)重要。在管壁至型腔表面距離確定后，應(yīng)盡可能使冷卻水孔之間的距離小，才能保證型腔壁的溫度均勻一致。同時，由于冷卻介質(zhì)的溫度隨冷卻水道長度的增加而上升，使模具的型腔、型芯沿水道產(chǎn)生溫差。因此，要求每個冷卻回路的水道長度不小于 2m。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。 （ 3） 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也直接影響塑件的變形。如果頂出系統(tǒng)布置不平衡，將造成頂出力的不平衡，使塑件變形。因此，在設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)時應(yīng)力求與脫模阻力相平衡。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。頂桿的布置應(yīng)盡量靠近脫模阻力大的部位。在不影響塑件質(zhì)量 (包括使用要求、尺寸精度與外觀等 )的前提下，應(yīng)盡可能多設(shè)頂桿以減少塑件的總體變形。用軟質(zhì)塑料來生產(chǎn)大型深腔薄壁如汽車后備箱的塑件時，由于脫模阻力較大，而材料又較軟，如果完全采用單一的機(jī)械式頂出方式，將使塑件產(chǎn)生變形，甚至頂穿或產(chǎn)生折疊而造成塑件報廢，如改用多元件聯(lián)合或氣 (液 )壓與機(jī)械式頂出相結(jié)合的方式效果會更好。 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(jì)和采用材料性能較好的樹脂。一方面，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在塑料成型領(lǐng)域中的應(yīng)用 ，可以很方便地對模具的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、改進(jìn)，以避免代價昂貴的機(jī)械失誤并縮短生產(chǎn)周期，但是模具設(shè)計(jì)的改進(jìn)仍然受到很多的條件制約 ； 另一方面，盡管材料的性能在不斷的提高，但不夠穩(wěn)定，難以保證成型加工難度。而且，即使采用最佳的模具設(shè)計(jì)和最優(yōu)的材料性能，有時仍然很難獲得令人滿意的制品。由于成型過程的工藝參數(shù)直接決定了熔體在模腔中的流動狀態(tài)，對制品質(zhì)量有著最直接最深遠(yuǎn)的影響，因此找到制件成型的最優(yōu)工藝條件，對成型過程進(jìn)行工藝控制，是提高塑料制品質(zhì)量，減少塑件翹曲變形的有效途徑。 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?yàn)?： 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。影響翹曲的最重要的工藝參數(shù)是保壓壓力，其次 是熔體溫度和 冷卻時間。而作為最重要的工藝參數(shù)影響因素保壓壓力對翹曲的影響趨勢是 ： 隨著保壓壓力的增加，翹曲變形緩慢地減少，然后又緩慢地增加。 而對于熔融溫度來說，熔融溫度越高，越容易造成體積收縮，總體上熔料溫度對體積收縮率的影響不大。熔體溫度在 260176。C 左右時，翹曲量最小 [15]。過低或過高的熔體溫度時翹曲量大。相對于冷卻時間，冷卻時間越短，產(chǎn)品體積收縮的機(jī)會越大。冷卻時間越長， 翹曲變形的機(jī)會越低。 結(jié) 論 17 結(jié) 論 塑件的翹曲變形量是其整個成形過程的積累效應(yīng)，而 塑件的翹曲變形與注射成型過程的諸多因素有關(guān)，雖然主要是由收縮不均勻和內(nèi)應(yīng)力釋放這兩個因素產(chǎn)生的。但 所選用的 模具的結(jié)構(gòu)、塑料材料的熱物理性能以及注射成型過程的條件和參數(shù)均對制品的翹曲變形有不同程度的影響。因此，對注塑制品翹曲變形機(jī)理的研究必須綜合考慮整個成型過程和材料性能等多方面的因素。 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。 1） 通過 對 注塑成型翹曲變形的分析，確定翹曲變形產(chǎn)生的原因 。 2） 確定了 薄壁塑件 翹曲變形的重要參數(shù) ： 保 壓壓力、熔體溫度、冷卻時間、流動充模時間、模具溫度、保壓時間等。 3） 確定了汽車薄殼件成形過程中翹曲缺陷控制方法 ：一是修改工件的幾何形狀；二是改變注塑模具的結(jié)構(gòu)；三是調(diào)整工藝參數(shù)。 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。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 參考文獻(xiàn) [1]郭志英 , 阮雪榆 , 李德群 .注塑制品翹曲變形數(shù)值分析模型 [J].中國機(jī)械 工程 , 2020（ 9） ： 2325. [2]盧義強(qiáng) , 李德群 .注塑模冷卻模擬系統(tǒng) [J].華中理工大學(xué)學(xué)報 , 2020（ 25） ： 1317. [3]郭志英 , 李德群 . 注 塑制品翹曲變形的研究 [J].塑料 科技 , 2020（ 1） ： 121123. [4]李海梅 , 申長雨 .粘彈性本構(gòu)關(guān)系在注塑模 CAE 中的應(yīng)用 [J].鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 1999（ 2） ： 1819. [5]吳建軍 , 馬澤恩 .注射模冷卻系統(tǒng)三維優(yōu)化設(shè)計(jì) [J].中國機(jī)械工程 , 1999（ 1） ： 3536. [6]吳建軍 , 馬澤恩 .以邊界元法為基礎(chǔ)的注塑模冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì) [J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 1998（ 4） ： 7072. [7]盧義強(qiáng) , 陳 興 .注塑冷卻過程中塑料制品的熱應(yīng)力計(jì)算公式 [J].科學(xué)通報 , 1999（ 19） ：2930. [8]盧義強(qiáng) , 李德群 . 注塑模冷卻模擬系統(tǒng) [J].華中理工大學(xué)學(xué)報 , 1997（ 25） ： 3537. [9]唐行虎．基于數(shù)值模擬的覆蓋件沖壓成形工藝研究 [J]．新技術(shù)新工藝 , 2020， （ 9）：3839． [10]申長雨 , 李海梅 .注塑制品的翹曲變形分析 [J].中國塑料 , 2020（ 7） ： 2425. [11]李金良 , 龍 玲 . 注塑制品翹曲變形分析 [J]. CAD/CAM 與制造業(yè) 信息化 , 2020（ 7）：4344. [12]曹宏深 , 趙仲治 .塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) [M].北京 , 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1993（ 8） ： 5758. [13]郭志英 , 梁書云 , 張宜生等 .聚苯乙烯平板翹曲變形的實(shí)驗(yàn)研究 [J].中國塑料 , 2020（ 14） ： 7274. [14]楊風(fēng)霞 , 陶建中 . 澆注系統(tǒng)對注塑制品質(zhì)量的影響及其優(yōu)化設(shè)計(jì) [J].工程塑料應(yīng)用 , 2020（ 34） ： 5152 [l5]李海梅 , 劉永志 , 申長雨等 .注塑件翹曲變形的 CAE 研究 [J].中國塑料 , 2020（ 3）： 4548. 致 謝 19 致 謝 衷心感謝 XX 老 師 對本人的精心指導(dǎo)。他的言傳身教將 使我終生受益。 特別是 在 對汽車薄殼注塑件翹曲變形及控制技術(shù)的研究 期間，承蒙 XX 老師 悉 心指導(dǎo)與幫助，不勝感激。 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。