【正文】 將 收 縮 /翹 曲 特 性 與 材 料 熱 膨 脹 系 數(shù) 聯(lián) 系 起 來(lái) ， 并 認(rèn) 為 收 縮 /翹曲結(jié)果依賴于分子和纖維取向、壓力和溫度分布、殘余應(yīng)力等的正確預(yù)測(cè)。試驗(yàn)表明 ,無(wú)論采用何種材料，薄板的翹曲比厚板要大得多，而厚板的翹曲相對(duì)較小 。 D. 和 研 究 了 復(fù) 合材 料 在 成 型 和 使 用 過(guò)程中的變形，發(fā)現(xiàn)了結(jié)晶型復(fù)合材料薄板，在成型過(guò)程中會(huì)發(fā)生翹曲變形，在使用過(guò)程中隨著環(huán)境溫度變化，將會(huì)繼續(xù)變形 。 和 試驗(yàn)研究了澆口幾何形狀、保壓 參 數(shù) 和模 具 彈 性 對(duì) 制 品 最 終 尺 寸 的 影 響 。 H. Kikuchi 和 重 點(diǎn) 研究 了 33%玻璃增強(qiáng)纖維 PA“注塑磁盤增強(qiáng)比率、線性然膨脹系數(shù)各向異性、制品厚度與翹曲之間關(guān)系，并發(fā)現(xiàn) :(1)線性熱膨脹系數(shù)各 向 異 性 決定 了 注 塑 磁 盤 翹 曲 模 式 ， 也 是 控 制 翹 曲變 形 的 重 要 參 數(shù) 。同 時(shí) ，還 提 出 了 材 料 力 學(xué) 參數(shù) 與 各 向 異 性 之 間 的 線 性 關(guān) 系 經(jīng) 驗(yàn) 公 式。 翹曲變形的理論研究 隨著注塑成型工藝基礎(chǔ)研究的不斷發(fā)展，研究人員開始注意從理論上來(lái)研究翹曲變形 機(jī) 理及 預(yù) 測(cè) 方 法 。因 而 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， 分 析 收 縮 與 制 品 翹 曲 之 間 的 關(guān) 系 。七十年代后期， , 和 ]在注塑模具設(shè)計(jì)中僅考慮壓力、溫度、體積三者關(guān)系，根據(jù)塑料 PVT 試驗(yàn)圖分析 可 能 產(chǎn) 生 的 體 積 收 縮 ， 并 采 用 變 體 積 法 對(duì) 收 縮 量 進(jìn) 行 補(bǔ) 償 。 和 通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量 PMP 在充填 30%纖 維 是 溫 度變 化 對(duì) 收 縮 的 影 響 ，并用統(tǒng)計(jì)法 總 結(jié) 出收 縮 與 制 品 及 模 具 溫 度 之 間 的 關(guān) 系 。 和 Gmenges 著重研究保壓壓力、 模 具 溫 度、 制 品 厚度 、熔 體 流 動(dòng) 方 向 對(duì) 收 縮 的 影 響 ，并 采 用 線 性 疊 加 原 理獲 得 預(yù) 測(cè) 收 縮 的 經(jīng) 驗(yàn)?zāi)?型。 J. Shoemaker, 和 研究了均勻壁厚制品和變壁厚制品的收縮 均 勻 性 ，并 通 過(guò) 優(yōu) 化 保 壓 過(guò) 程 來(lái) 減少 收 縮 量 。試驗(yàn)表明 :影響增強(qiáng)纖維材料軸向收縮和橫向收縮的因素有保壓壓力、注塑速度、熔體溫度、模具溫度及增強(qiáng)比例，其中最重要的是增強(qiáng)比例，其次是保壓壓力和模具溫度。 Boudreaux E 和 Ford [ 分別研究了不同注塑溫度、 模 具溫 度 條 件 下 PMP 和增強(qiáng)型 PMP 制 品 的 收縮 ，并 采 用 統(tǒng) 計(jì) 方 法 提 出 了 與 材 料 特 性 、模 具 結(jié) 構(gòu) 、制 品幾何形狀、 工 藝 條件 有 關(guān) 的 收 縮 試 驗(yàn) 模 型 。 Thomas 和 Mccfery 最先在注塑流動(dòng)、保壓、冷卻模型基礎(chǔ)上提出了預(yù)測(cè)翹曲變形的模型。然后在收縮預(yù)測(cè) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 通 過(guò) 結(jié) 構(gòu) 分 析 程 序 計(jì) 算 翹 曲 變 形 。在此基礎(chǔ)上， Walsh 提 出 了 能 考慮 更 多 基 本 變 量 (體積 收 縮 、結(jié)晶性能、模具限制、塑料取向等 )的收縮預(yù)測(cè)方法，并利用流動(dòng)和冷卻分析結(jié)果預(yù)測(cè)收縮應(yīng)變。與MOLDFLOW 公 司 不同 ，美 國(guó) ACtech 公司主要從四各方面分析收縮 /翹 曲 成 因，包括不均勻冷卻、不均勻面內(nèi)密度分布、取向效應(yīng)和角隅 /邊緣效應(yīng)，并在流 動(dòng) 、保 壓 、冷 卻 分 析 基 礎(chǔ) 上，利 用 有 限 元 分 析 軟 件 計(jì) 算 翹 曲 變 形。如今，絕大多數(shù)商用化注塑分析軟件采用收縮 /翹曲分析模 型 。其 核 心 是 把 影 響 制 品 翹 曲變 形 的 主 要 因 素 作 為設(shè) 計(jì) 變 量 ，以 最 小 變 形 作 為 設(shè)計(jì) 目 標(biāo) ，對(duì) 產(chǎn) 品 、模 具 和 工 藝 條 件 進(jìn) 行 優(yōu) 化 設(shè)計(jì) 。試驗(yàn)方法則往往局限于某一特定幾何形狀、特定材料和工藝條件，不能全面考慮諸多因素對(duì)翹曲變形的影響，試驗(yàn)結(jié)果本身也很難大范圍地推廣 利 用 。與 此 同 時(shí) ，由 于 注 塑 成 型 基 礎(chǔ) 研 究 的進(jìn) 步 和 相 關(guān) 學(xué) 科 的 迅 速 發(fā) 展 ，使 越 來(lái) 越多的學(xué)者開始從理論上研究翹曲變形機(jī)理，又因?yàn)槭湛s /翹曲機(jī)理研究開展的 較 早 ，因 而 在 理 論 上 較 其 它機(jī) 理 成 熟 得 多 ，因 此 應(yīng) 用 廣 泛 。 翹曲過(guò)程模擬基本原理 由于翹曲變形與模具塑件的結(jié)構(gòu)、材料的特性及注射成型的工藝條件和過(guò)程參數(shù)均有較大的影響。注塑模 CAE 技術(shù)的發(fā)展為嚴(yán)格的翹曲變形分析提供 了有力的工具 : ①利用 CAE 技 術(shù) 己實(shí) 現(xiàn) 了 注 塑 模 的 流 動(dòng) ，填 充 及 壓 實(shí) 和冷 卻 的 分 析 和 模擬 。 ③翹曲變形 的 測(cè) 試手 段 和 技 術(shù) 得 到 了 較 大 的 發(fā) 展 。美國(guó) AC 公司 (2020 年 已被 MOLDFLOW 公司收購(gòu) )、澳大利亞 MOLDFLOW 公 司 以 及 日本 豐 田 Ramp。 由于注塑制品一般是薄壁板殼結(jié)構(gòu)，考慮溫度影響及材料各向異性， 其應(yīng)力與應(yīng)變 的 關(guān) 系可 表 示 為 }){}{}{}]({[}{ ????? ipTeD ????? 式中 ?— 應(yīng)力矢量； ][D — 彈性矩陣，由彈性模量，剪切模量及泊松比組成 ； { ?e }彈性應(yīng)變矩陣 ； { ? }— 熱傳導(dǎo)系數(shù) ； { ?T }— 溫度差 ； {?p }— 收縮引起的應(yīng) 變 矩 陣 ； {?i }— 由剪切流動(dòng)引起的初始應(yīng)力 。 由熱傳導(dǎo)方 程 可 見， 要實(shí)現(xiàn)翹曲分析，需要完成下列準(zhǔn)備工作 : ①對(duì)模具和塑件進(jìn)行溫度場(chǎng)分析，計(jì)算模具型腔表面和塑件上、下表面的溫度及溫度差。 ②對(duì)注射成型的流動(dòng)及填充過(guò)程進(jìn)行分析，計(jì)算出熔體的溫度、型腔的壓力熔體的流動(dòng)速率、剪切速率及應(yīng)力分布，以及分子的取向。在 壓 實(shí) 分 析 中 ， 通 常 采 用 的 數(shù) 學(xué) 模 型 是 可 壓 縮 的 非 牛 頓 流 體 流 動(dòng) 的 He 1 eShaw 模型。分 子 取 向 的 不 同 導(dǎo) 致 了塑 件 力 學(xué) 特 性 上 的 差 異 。對(duì)取向的分析，目前廣泛采用 Jeffery模型、 Folgar 模型和 Tucker 模型，控制方程可表示為 ： 利用填充和壓實(shí)分析結(jié)果，用有限元求解④ 的控制 方 程 ，即 可 得 到 纖 維取 向 的 分 布 。 ⑤力學(xué)特性分析 :塑件的力學(xué)特性如彈性模量、剪切模量、熱傳導(dǎo)系數(shù)等，可通過(guò)纖維分布函數(shù)來(lái)計(jì)算，彈性模量 E,剪切 模 量 G 的計(jì)算可分為三步 :首先計(jì)算單層單向纖維的力學(xué)特性，然后計(jì)算表層、中層及兩中心的力學(xué)特性，最 后 利 用層 狀 薄 板 理 論 計(jì) 算 制 品 的 力 學(xué) 特 性 。整個(gè)翹曲分析 過(guò) 程 可用 下圖 表示。 翹曲變形是指注塑件的形狀偏離了模具型腔的形狀。翹曲變形程度已成為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量 的 重 要指 標(biāo) 之 一 。 澆注系統(tǒng)選擇 。 注塑全過(guò)程模擬 : 填充分析 。 冷卻分析 。 應(yīng)力 /翹曲分析 : 應(yīng)力計(jì)算 。 翹曲主要與 產(chǎn) 品 結(jié)構(gòu) 、 模 具 設(shè) 計(jì) 以 及 成 型 工 藝 三 方 面 有關(guān)。 注 射 沖 模 時(shí)