注塑論文，曲翹變形

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1、塑料曲翹變形的研究分析摘要：本文從注塑件的結(jié)構(gòu)，模具的結(jié)構(gòu)，注塑參數(shù)等幾方面闡述了注塑制品翹曲變形機(jī)理，分析了注塑件收縮對(duì)曲翹變形的影響，研究分析了曲翹變形的幾種方法和思路，并且比較、以實(shí)例解決注塑件的曲翹變形。關(guān)鍵詞:注塑制品；翹曲變形，收縮，內(nèi)應(yīng)力-亠■一冃IJ§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。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)定型聚合物的要人，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

2、。其次，塑料制品形狀尺寸也能影響翹曲變形。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。另外，模具結(jié)構(gòu)對(duì)翹曲變形很有影響。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。最后一個(gè)能顯著影響翹曲的因素是工藝條件。注塑熔體塑化質(zhì)量、熔體溫度、注塑壓力、保壓壓力、保壓吋間、模具溫度等許多工藝參數(shù)都影響制品翹曲變形。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。自20世紀(jì)

3、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。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。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?。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。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

4、關(guān)。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。（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。（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?？v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)Z急。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?xún)?yōu)化注塑制品設(shè)計(jì)和成型工藝條件設(shè)置。（2）采用試驗(yàn)方法，分析翹曲變形與塑

5、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。（3）從理論上對(duì)翹曲變形進(jìn)行定性和定量的研究。二引起塑件曲翹變形的機(jī)理和因素翹曲主要與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)以及成型工藝三方面關(guān)。由于塑料成型時(shí)流動(dòng)方向的收縮率比乖直方向的大，使得制件各向收縮率不同而翹曲。注射沖模時(shí)在制件內(nèi)部殘留的內(nèi)應(yīng)力也會(huì)引起翹曲。這些都是高應(yīng)力取向造成的翹曲。影響注塑制品翹曲的主要因素有以下幾個(gè)方面:(1)塑料及模具材料;(2)制品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、模具強(qiáng)度、加工精度和表而粗糙度;(3)注塑成型工藝條件。由于翹曲變形是由多種因素造成，所以對(duì)注塑制品翹曲的研究起步較晚，并且進(jìn)展較慢。塑料行業(yè)中對(duì)注塑制品出模后發(fā)生翹曲的研

6、究工作總結(jié)起來(lái)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:(1)實(shí)驗(yàn)研究塑料制品的翹曲與塑料材料、模具材料、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝參數(shù)等之間的關(guān)系；(2)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法學(xué)角度來(lái)研究減少注塑制品翹曲變形的方法，并進(jìn)行產(chǎn)品和工藝條件的優(yōu)化設(shè)計(jì);(3)從理論上對(duì)翹曲進(jìn)行定性和定量分析研究，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件。(1)翹曲分類(lèi)穩(wěn)定翹曲如圖1(a)所示，翹曲變形與收縮應(yīng)變成正比。非穩(wěn)定翹曲如圖2(b)所示，翹曲變形是由于塑件彎曲而產(chǎn)生的。在這種情況下，收縮應(yīng)變表現(xiàn)為平面應(yīng)變，由于平面應(yīng)變過(guò)大導(dǎo)致塑件失穩(wěn)而彎曲。一般這種翹曲變形很大。(a)穩(wěn)定翹囪(b)非穩(wěn)定翹曲圖I翹曲分類(lèi)(2)塑件結(jié)構(gòu)對(duì)塑件翹曲變形的影響塑件的

7、結(jié)構(gòu)是決定其本身翹曲變形程度的關(guān)鍵。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(huì)造成翹曲。而塑件形狀不同，抵抗翹曲變形的能力也不同。一般帶筋板的構(gòu)件比平板類(lèi)構(gòu)件更能抵抗翹曲變形。對(duì)于大平面的制品必須增加加強(qiáng)筋。在制品上設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋，主要是為了提高制品的強(qiáng)度和剛度，防止制品翹曲變形，另外，還能改善塑料熔體的流動(dòng)性。但設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)筋的方向應(yīng)盡量和注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)方向保持一致，以免出現(xiàn)成型缺陷或影響塑件的強(qiáng)度。如果制品上有許多加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋之間的中心