塑料翹曲變形分析及解決方案-資料下載頁
2024-10-25 16:40本頁面
【導讀】四大類，包括塑料材料、制品形狀、模具結構和成型工藝條件。取向材料更容易翹曲，結晶型聚合物翹曲變形傾向比無定型聚合物的要大，如果聚合物中有添加劑(如色料)，則會加大注塑制品翹曲變形程度。產品形狀、壁厚、加強筋、表面裝飾。布不均勻，翹曲變形也就無法避免。品取向與收縮，從而顯著影響制品出模后的翹曲變形。注塑熔體塑化質量、熔體溫度、注塑壓力、保壓壓。擬，預測制件變形大小，以指導實際生產過程。術的突飛猛進為塑料模CAE技術發(fā)展創(chuàng)造了有力條件。軟件，而纖維定向至今仍然集中于理論研究殘余應力研究從七十年代開始，冷卻等階段的研究發(fā)展狀況有關。進一步的深入研究。翹曲變形數(shù)值模擬必須與精確的試驗測試手段相結。合，在這方面存在著較大的難度。料、注塑成型工藝條件與翹曲變形之間的關系。翹曲結果依賴于分子和纖維取向、壓力和溫度分布、殘余應力等的正確預測。同時，還提出了材料力學參數(shù)與各向異性之間的線性關系經(jīng)驗公式。
【正文】 此 來 尋 找 解 決 的 途 徑 。 2.《注射工藝參數(shù)對 PC/ABS材料制品收縮與翹曲的影響》 摘要 :將計算 機 模 擬 注 射 成 型 過 程 和 實驗 優(yōu) 化 設 計 相 結 合 ， 提供了一套經(jīng)濟有效便捷的方法對各工藝參數(shù)進行定量的統(tǒng)計分析 。 選用 L27(313) 正交表設計實驗 ， 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 。以 洗 衣 機 上 蓋為 例 ,以 Taguchi實驗方法為設計 準 則 安排 CAE分析 ,在制品關鍵部位采集收縮翹曲量 ,通過對因素與水平進行 的 方 差分 析 和 直 觀 分 析 ,最后 得 出 熔 體 溫 度 和 保 壓 壓 力 對 PC/ABS塑料制件的 收 縮 翹曲 影 響 最 大 。 1 注射件的成型過程與殘余應力的模擬研究 在充模階段 ， 高 聚物 熔 體 通 過 注 射 機 噴 嘴 ， 流 道 和 澆 口 注入 模 具 型 腔 ， 熔體壓力在入口處高 ， 在充填末端低 ； 熔體溫度在靠近模具壁處低 ， 中心部分高 。 由 于 溫 度 、壓 力 的 不 一 致 , 熔體在不同的流動層 (即厚度方向 )的流動速率不同而產生剪切速率 ， 加上高聚物分子鏈在流動方向上和垂直于流動方向上的取向效應最終引起塑料制件的體收縮 。 對 于 充 填過 程 的 數(shù) 值 模 擬 國 內外進行了大 量 的 研究 。 在保壓階段 ， 由于冷卻效應 ， 型 腔 內物 料 收 縮 ， 如果補料不充分 ， 制品未得到充分壓實 ， 脫模后引起制品尺寸和形狀的變化進而產生翹曲。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生局部熱斑或厚度方向上的非均勻冷卻 ， 產生殘余熱應力 ， 致使制品收縮不均勻進而產生翹曲。 Jacques等分析了非均勻冷卻的平板的熱殘應力 引起的翹曲。通 常 ，收縮翹曲的問題最終歸結于殘余應力的研究。注射成型過程中主要有流動殘余應力和殘余熱應力。流動殘余應力主要發(fā)生在充填過程 ， 而殘余熱應力發(fā)生在溫度和壓力變化較大的保壓和冷卻階段 。 大量實驗研究表明 ， 熱殘余應力對注射成型制品的收縮翹曲影響遠大于流動殘余應力。故本文所用到的殘余應力是指熱殘余應力。國內外 ， 對注射成型過程的熱殘應力的研究較多。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方程 。李 海 梅 等 應 用 有 限 元 方 法 研 究 了溫 度 場 、壓 力 對 注 射 件 殘 余 應 力 及 翹 曲變形的影響 。 張 榮語 等 開 發(fā) 了 結 晶 高 聚物的收縮翹曲分析程序。 A Kay和 O Zend研 究 了 溫 度 對注 射 成 型 制 件 變 形 的 影 響 并 對 殘 余 熱 應力 進 行 了 測 量 。 C. /有 限差 分 法 求 解 了 注 射 成 型 過 程 的 殘 余 應力并開發(fā)了注射成型的收縮翹曲軟件。 Mat suoka 統(tǒng) 研 究 了 成 型 工 藝條件 , 如 保 壓 壓 力 、注 射 速 度、模 具 和 熔 體 溫 度 對 收 縮 的 影 響。上 述 研 究 表 明 ,在科學的 數(shù) 學 模 型 下 ,針對注射薄壁成型過程的特點 ,對物理模型進行合理簡化 ,利用 有 限 元 和 有 限 差 分 的 數(shù) 值分 析 法 ,可 求 解 出 較為 準 確 的 結 果 ,為指導實際應 用 提 供科 學 準 確 的 依 據(jù) 。 結論 在所有的有 關 翹 曲與 收 縮 的 因 素 中 , 保壓壓力與熔 體 溫 度 是 主 要 影 響因 素 。影 響 最 小 的 是 澆 口 尺 寸 。其 中 模 具 溫 度 與 熔 體 溫度 的 交 叉 因 素 也 不 能忽略。 (1) 當熔體凝固 時 ,熔體的收縮受到模具的制約即在制品內產生殘余內應 力 。內 應 力 的 大 小 與 冷 卻 時 該 處 的壓 力 大 小 成 反 比 。當 制 件 脫 模 后 內 應 力將變成使制 件 發(fā) 生形 變 的 內 驅 力 。 一 旦 內 應 力 大 于 制 件 的剛 度 ,制件就會發(fā)生翹曲變形 。 (2) 保壓壓力對體收縮率有很大的影響。如果保壓壓力過低將會產生氣穴和凹陷 ,澆口附近與最后充填區(qū)域的收縮也會受到很大的影 響。 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 。 (3) 溫度對收縮有重要的作用 ， 如果增加模具溫度和熔體溫度則需要更多的時間來 冷 卻 制件 ,同時 ,會導致半結晶高聚物生成更多的結晶 ,而這些都會引起更大 的 收 縮。 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。 (4) 模具設計對 收 縮 與 翹 曲 也 有 影 響 ,由于 澆 口 附 近 區(qū) 域受 到 較 大 的 保壓壓力作用 且 得 到充 分 的 補 料 ,而 最 后充 填 區(qū) 域 受 到 的 保 壓 壓 力 少 而 使 最 后充填區(qū)域的收縮大于澆口附近區(qū)域的收縮。這種非均勻收縮也會造成制件 的翹 曲 變 形 。澆 口 截 面 積 越 小 ,剪切作用也越大 ,取向效應就越明顯。故澆口尺寸及位置的 設 計 也值 得 注 意 。 (5) 使用 Taguchi正交實驗設計能有效地減少實驗次數(shù)。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 果 能 很 好 地 指 導 實 際 生產 。 3.《 CAE技術在薄殼注塑件翹曲變形分析中的應用 》 摘要 用 有 限 元 方法 研 究 了 溫 度 場 、壓 力 場 對 注 塑 件 殘余 應 力 及 翹 曲 變 形的影響。以 空 調 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 生 的 原 因 ,并給出相應的改進措施 ,改進措 施 應 用 于 工 廠 后 取 得 較 好的 效 果 。 4.《 CAE技術在塑件澆注系統(tǒng)設計與工藝參數(shù)優(yōu)化中的應用 》 摘 要 ：利 用 計 算機 輔 助 工 程 技 術 對 汽 車 空 調 上 殼 模 具 設計 方 案 進 行 了 模 擬 計算 ,并對結果 進 行 了 分 析 比 較 ,得出了采用 2個澆口的熱流道較為合理的模具設計方案 ； 采用 CAE 技術并結合實驗設計方法對選定的模具設計方案以收縮翹曲量最小 為 優(yōu) 化目 標 進 行 了 工 藝 參 數(shù) 優(yōu) 化 ,從可成型范圍內找出了最佳生產工藝參數(shù) ,即充填時間 s、模具溫度 50℃、熔體溫度 205℃、保壓時間12s、保壓壓 力 120MPa、冷卻時間 40s。通過實際應用證明 ,CAE 分析與實驗設計相結合 是 一 種經(jīng) 濟 、 快 捷 的 注 射 成 型 模 具 設 計 方 法 。
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