【正文】 ， 許 多 學(xué) 者 陸 續(xù) 采 用 試 驗(yàn) 方 法 研 究 結(jié) 晶 型 和 無(wú) 定 型 塑料 、 注 塑 成 型 工 藝 條 件 與 翹 曲 變 形 之 間 的 關(guān) 系 。為 了 研 究 不 均 勻 收 縮 而 產(chǎn) 生 的 翹曲 變 形 ，他 們 將 壁 厚 、充 模 時(shí)間 、保 壓 時(shí) 間 、熔 體 溫 度 、模 具 溫 度 、保 壓 壓力作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量，采用基于優(yōu)化的基因算法和 TAGUCHI 法求解減少翹曲變形 的 優(yōu) 化問(wèn) 題 ， 并 給 出 注 塑 制 品 的 理 想 厚 度 和 體積 。他 認(rèn) 為 ，在 預(yù) 定 的 尺 寸 誤差 范 圍 內(nèi) ，有 意 改 變 壁 厚，是 減 少 翹 曲的 一 種 方 法 ，并 利 用 基 于 正 交 試 驗(yàn) 和信 噪 比 分 析 原 理 TAGUCHI 方 法 ，將 不 同壁厚看作可控制的設(shè)計(jì)因素，而將注塑時(shí)間、熔體溫度、冷卻問(wèn)題等工藝變 量看成噪聲因素，得到不同壁厚因子組合的制品壁厚，且對(duì)每種壁厚模型，采 用 差 異 分 析 法 ，獲 得最 優(yōu) 壁 厚 和 最 佳 工 藝 設(shè) 置。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(jì) (主要指壁厚 )、注 塑 模 具 設(shè) 計(jì) (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 。 八 十 年 代 中 期 ， . Spatola 在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，塑料材料的結(jié)晶程度越高，越容易發(fā)生翹曲變形，而無(wú)定型塑料材料如 PC 等在成型過(guò)程中則不易發(fā)生翹曲 。在模具設(shè)計(jì)中，無(wú)論是對(duì)何種材 料 ，最 重 要 的影 響 因 素 是 模 具 澆 口 大 小 和 位 置 。 從七十年代開(kāi)始， 從 產(chǎn) 品 、模 具 設(shè) 計(jì) 及 注 塑 成 型 工 藝 角 度 ，定性探討減少翹曲變形的方法。 翹曲變形的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)研究 翹曲變形的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)研究，最開(kāi)始是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，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。 (2)采用試驗(yàn)方法，分析翹曲變形與塑料材料、產(chǎn)品及模具結(jié)構(gòu)、成型工藝參數(shù)等 之 間 關(guān)系 。 縱觀整個(gè)注塑成型研究歷程，翹曲變形的研究己成為了注塑成型 CAE 技術(shù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。 (2)與注塑其他階段不同 ，導(dǎo)致 制 品 翹 曲 變 形 的 因 素 太 多 ，包 括 塑 料 材 料 、制 品 和 模 具 結(jié)構(gòu) 、注 塑成型工藝參數(shù)等，到目前為止，注塑成型翹曲變形機(jī)制仍然存有爭(zhēng)議，有待進(jìn)一步的深入研究。 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(dòng)、保壓、冷卻等階段的研究發(fā)展?fàn)顩r有關(guān)。流動(dòng)過(guò)程的研究早在五十年代開(kāi)始，至八十年代已經(jīng)發(fā)展到實(shí)用化程度保壓過(guò)程和冷卻過(guò)程研究比流動(dòng)過(guò)程研究要晚十年，直到九十年代才開(kāi)始研制實(shí)用化軟件，而纖維定向至今仍然集中于理論研究殘余應(yīng)力研究從七十年代開(kāi)始，現(xiàn)正向?qū)嵱没较蚺Α? 自 20 世 紀(jì) 中 葉以 來(lái) ， 塑 料 流 變 學(xué) 、 材 料 學(xué) 、 數(shù) 值 計(jì) 算方 法 和 計(jì) 算 機(jī) 技術(shù)的突飛猛進(jìn)為塑料模 CAE 技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了有力條件。注塑熔體塑化質(zhì)量、熔體溫度、注塑壓力、保壓壓力 、保 壓 時(shí) 間 、模 具 溫 度 等 許 多 工 藝 參 數(shù) 都影 響 制 品 翹 曲 變 形 。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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等都能影響制品 取 向 與 收 縮 ，從 而 顯 著 影 響 制 品 出模 后 的 翹 曲 變 形 。產(chǎn)品形狀、壁厚、加強(qiáng)筋、表面裝飾性 浮 雕 等 ，能 影 響充 模 性 能 、冷 卻 效 果 ，導(dǎo) 致 制 品 取 向、內(nèi) 應(yīng) 力 、收 縮 等 分布不均勻，翹曲變形也就無(wú)法避免。塑 料 取 向 能 力 和 結(jié) 晶性 能 顯 著 影 響 翹 曲 變 形 ，取 向 材 料 比 未取向材料更容易翹曲，結(jié)晶型聚合物翹曲變形傾向比無(wú)定型聚合物的要大，如果聚合物中有添加劑 (如色料 )，則會(huì)加大注塑制品翹曲變形程度。影響注塑制品翹曲變形的因素很多，根據(jù)現(xiàn)代塑料制品翹曲理論，分為四 大 類(lèi)，包 括 塑 料 材 料 、制 品 形 狀、模 具 結(jié) 構(gòu) 和 成 型 工 藝 條 件。首 先 是 塑 料材 料 及 添 加 劑 。其次，塑料制品形狀尺寸也能影響翹曲變形。另外，模具結(jié)構(gòu)對(duì)翹曲 變形很有影響。最 后 一 個(gè) 能 顯 著 影 響翹曲的因素是工藝條件。對(duì) 于 這 些 影響 因 素 ，設(shè) 計(jì) 人 員 很 難 予 以 全面 考 慮 ，因 此 ，有 必 要 對(duì) 翹 曲 變 形 進(jìn) 行 數(shù) 值 模擬，預(yù)測(cè)制 件 變 形大 小 ， 以 指 導(dǎo) 實(shí) 際 生 產(chǎn) 過(guò) 程 。塑料模 CAE 研究經(jīng)歷了從初級(jí)到高級(jí)、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從理論研究到實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展歷程。相比之下，翹曲變形的研究工作遠(yuǎn)不及流動(dòng)、保壓、冷卻、應(yīng)力 等 模 擬研 究 那 么 早 ， 而 且 進(jìn) 展 較 慢 。只有在完成了流動(dòng)、保壓、冷卻及應(yīng) 力分析的基礎(chǔ)上，才可能進(jìn)行翹曲變形的數(shù)值模擬研究。 (3)翹曲變形數(shù)值模擬必須與精確的試驗(yàn)測(cè)試手段相結(jié)合，在這方 面 存 在著 較 大 的 難 度 。從查閱大量文獻(xiàn)可以看出，翹曲變形研究可歸納為三個(gè)方面 : (1)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)角度研究翹曲變形，以優(yōu)化注塑制品設(shè)計(jì)和成型工藝條 件設(shè) 置 。 (3)從理論上 對(duì) 翹 曲 變 形 進(jìn) 行 定 性 和 定量 的 研 究 。后來(lái)才發(fā)展到將工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法用于注塑成型工藝中，力圖設(shè)計(jì)出優(yōu)化的塑料產(chǎn)品 和 模 具 ，選 用 合 適 的 成 型工 藝 條 件 ，以 達(dá) 到 最 大 程 度 減 少 翹 曲 變 形 的 目 的。他指出，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(guò) 成 型 工 藝 條 件 來(lái) 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)致制品翹曲 。在成型工藝條件選取方面，不 均 勻 壓 力 分 布 和 溫 度 分 布 也 能 導(dǎo) 致 翹 曲 變 形 。在流動(dòng)過(guò)程中 ，平 行 于 流 動(dòng) 方 向 取 向 比 垂 直 于 流動(dòng) 方 向 的 取 向 要 大 ，從 而 導(dǎo) 致 各 向 異 性收縮和翹曲變形，并根據(jù)這些原則對(duì)塑料進(jìn)行改性，以減少翹曲變形程度。 九 十 年 代 末 ，有學(xué) 者 開(kāi) 始 采 用 工 程 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) 思 想 來(lái) 設(shè) 計(jì)塑 料 產(chǎn) 品 和 選 擇成型工藝 在設(shè)計(jì)注塑制品時(shí)，首次打破制品壁厚應(yīng)盡可能均勻的 不成 文 規(guī) 矩。在 此 基 礎(chǔ) 上 ， , 和 突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中先給定產(chǎn)品幾何形狀，通過(guò)反復(fù)試 差 ，在 一 定 范 圍 內(nèi) 選 擇 變 量 的 定 性思 維 。 翹曲變形的試驗(yàn)研究 與產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)研究不同，翹曲變形的試驗(yàn)研究是通過(guò)大量試驗(yàn)，獲取 原 始 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)，分 析 試 驗(yàn) 現(xiàn) 象 ，從中 挖 掘 試 驗(yàn) 規(guī) 律 ，以 了 解 塑 料材 料 、產(chǎn)品和模具機(jī) 構(gòu) 以 及注 塑 成 型 工 藝 參 數(shù) 對(duì) 翹 曲 變 形 的 影 響 程度 與 趨 勢(shì) 。 , , 研究了塑料冷卻、分子取向松弛和結(jié)晶性能 (對(duì)結(jié)晶材料 )所造 成 的 收 縮 ，