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1、注塑制品的翹曲變形分析（轉）注塑制品的翹曲變形分析一、引言????翹曲變形是指注塑制品的形狀偏離了模具型腔的形狀，它是塑料制品常見的缺陷之一。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，人們對塑料制品的外觀和使用性能要求越來越高，翹曲變形程度作為評定產(chǎn)品質量的重要指標之一也越來越多地受到模具設計者的關注與重視。模具設計者希望在設計階段預測出塑料件可能產(chǎn)生翹曲的原因，以便加以優(yōu)化設計，從而提高注塑生產(chǎn)的效率和質量，縮短模具設計周期，降低成本。????本文主要對在注塑模具設計過程中影響注塑制品翹曲變形的因素加以分析。二、模具的結構對注塑制品翹曲變形的影響
2、????在模具設計方面，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。1．澆注系統(tǒng)的設計?????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)，從而導致塑件產(chǎn)生變形。????流動距離越長，由凍結層與中心流動層之間流動和補縮引起的內(nèi)應力越大；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，充模時凍結層厚度減薄，內(nèi)應力降低，翹曲變形也會因此大為減少。圖1為大型平板形塑件，如果只使用一個中心澆口（如圖1a所示）或一個側澆口（如圖1b所示），因直徑方向上的收縮率大于圓周方向上的收縮率，成型后的
3、塑件會產(chǎn)生扭曲變形；若改用多個點澆口（如圖1c所示）或薄膜型澆口（如圖1d所示），則可有效地防止翹曲變形。a)?中心澆口?b)?側澆口?c)多點澆口?d)?薄膜型澆口???當采用點澆進行成型時，同樣由于塑料收縮的異向性，澆口的位置、數(shù)量都對塑件的變形程度有很大的影響。圖2為一箱形制件在不同澆口數(shù)目與分布下的試驗圖。a)直澆口?b)10個點澆口?c)8個點澆口d)4個點澆口?e)?6個點澆口?f)?4個點澆口????由于采用的是30％玻璃纖維增強PA6，而得到的是重量為4.95kg的大型注塑件，因此沿四周壁流動方向上設有許多加強
4、肋，這樣，對各個澆口都能獲得充分的平衡。實驗結果表明，按圖f設置澆口具有較好的效果。但并非澆口數(shù)目越多越好。實驗證明，按圖c設計的澆口比圖a的直澆口還差。????另外，多澆口的使用還能使塑料的流動比（L／t）縮短，從而使模腔內(nèi)物料密度更趨均勻，收縮更均勻。同時，整個塑件能在較小的注塑壓力下充滿。而較小的注射壓力可減少塑料的分子取向傾向，降低其內(nèi)應力，因而可減少塑件的變形。2．冷卻系統(tǒng)的設計????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，這種收縮差別導致彎曲力矩的產(chǎn)生而使塑件發(fā)生翹曲。????如果在注射成型平
5、板形塑件時所用的模具型腔、型芯的溫度相差過大，如圖3所示，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，收縮的不均勻將使塑件翹曲。因此，注塑模的冷卻應當注意型腔、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，還應考慮塑件各側的溫度一致，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重要。在管壁至型腔表面距離確定后，應盡可能使冷卻水孔之間的距離小，才能保證型腔
6、壁的溫度均勻一致。同時，由于冷卻介質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小于2m。在大型模具中應設置數(shù)條冷卻回路，一條回路的進口位于另一條回路的出口附近。對于長條形塑件，應采用如圖4所示的冷卻回路，減少冷卻回路的長度，即減少模具的溫差，從而保證塑件均勻冷卻，圖5為回路設計方案。3．頂出系統(tǒng)的設計????頂出系統(tǒng)的設計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而使塑件變形。因此，在設計頂出系統(tǒng)時應力求與脫模阻力相平衡。另外，頂出桿的截面積不能
7、太小，以防塑件單位面積受力過大（尤其在脫模溫度太高時）而使塑件產(chǎn)生變形。頂桿的布置應盡量靠近脫模阻力大的部位。在不影響塑件質量（包括使用要求、尺寸精度與外觀等）的前提下，應盡可能多設頂桿以減少塑件的總體變形。?????用軟質塑料來生產(chǎn)大型深腔薄壁的塑件時，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）壓與機械式頂出相結合的方式效果會更好。三、塑化階段對制品翹曲變形的影響????塑化階段即玻璃態(tài)的料粒轉化為粘流態(tài)，提供充模所需的熔體
8、。在這個過程中，聚合物的溫度在軸向、徑向(相對螺桿而言)的溫差會使塑料產(chǎn)生應力；另外，注射機的注射壓力、速率等參數(shù)會極大地影響充填時分子的取向程度，進而引起翹曲變形。四、充模及冷卻階段對制品翹曲變形的影響????熔融態(tài)的塑料在注射壓力的作用下，充入模具型腔并在型腔內(nèi)冷卻、凝固
