注塑制品的翹曲變形分析

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1、注塑制品的翹曲變形分析（轉(zhuǎn)）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(duì)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(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一也越來越多地受到模具設(shè)計(jì)者的關(guān)注與重視。模具設(shè)計(jì)者希望在設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)出塑料件可能產(chǎn)生翹曲的原因，以便加以優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高注塑生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，縮短模具設(shè)計(jì)周期，降低成本。????本文主要對(duì)在注塑模具設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)對(duì)注塑制品翹曲變形的影響????在模具設(shè)計(jì)方面，影響塑件變形的

2、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(shè)計(jì)?????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(dǎo)致塑件產(chǎn)生變形。????流動(dòng)距離越長，由凍結(jié)層與中心流動(dòng)層之間流動(dòng)和補(bǔ)縮引起的內(nèi)應(yīng)力越大；反之，流動(dòng)距離越短，從澆口到制件流動(dòng)末端的流動(dòng)時(shí)間越短，充模時(shí)凍結(jié)層厚度減薄，內(nèi)應(yīng)力降低，翹曲變形也會(huì)因此大為減少。圖1為大型平板形塑件，如果只使用一個(gè)中心澆口（如圖1a所示）或一個(gè)側(cè)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，成型后的塑件會(huì)產(chǎn)生扭曲變形；若改用多個(gè)點(diǎn)澆口（如圖1c所示）或薄膜型澆口（如圖1d所

3、示），則可有效地防止翹曲變形。a)?中心澆口?b)?側(cè)澆口?c)多點(diǎn)澆口?d)?薄膜型澆口???當(dāng)采用點(diǎn)澆進(jìn)行成型時(shí)，同樣由于塑料收縮的異向性，澆口的位置、數(shù)量都對(duì)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(yàn)圖。a)直澆口?b)10個(gè)點(diǎn)澆口?c)8個(gè)點(diǎn)澆口d)4個(gè)點(diǎn)澆口?e)?6個(gè)點(diǎn)澆口?f)?4個(gè)點(diǎn)澆口????由于采用的是30％玻璃纖維增強(qiáng)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(dòng)方向上設(shè)有許多加強(qiáng)肋，這樣，對(duì)各個(gè)澆口都能獲得充分的平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，按圖f設(shè)置澆口具有較好的效果。但并非澆口數(shù)目越多越好。實(shí)驗(yàn)證

4、明，按圖c設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)，整個(gè)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(yīng)力，因而可減少塑件的變形。2．冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)????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(dǎo)致彎曲力矩的產(chǎn)生而使塑件發(fā)生翹曲。????如果在注射成型平板形塑件時(shí)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(huì)繼續(xù)收縮，收縮的不均勻?qū)⑹顾芗N曲

5、。因此，注塑模的冷卻應(yīng)當(dāng)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(yīng)考慮塑件各側(cè)的溫度一致，即模具冷卻時(shí)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(guān)重要。在管壁至型腔表面距離確定后，應(yīng)盡可能使冷卻水孔之間的距離小，才能保證型腔壁的溫度均勻一致。同時(shí)，由于冷卻介質(zhì)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(gè)冷卻回路的水道長度小于2m。在大型模具中應(yīng)設(shè)置數(shù)條冷卻回路，一條回路的進(jìn)

6、口位于另一條回路的出口附近。對(duì)于長條形塑件，應(yīng)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(shè)計(jì)方案。3．頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)????頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)時(shí)應(yīng)力求與脫模阻力相平衡。另外，頂出桿的截面積不能太小，以防塑件單位面積受力過大（尤其在脫模溫度太高時(shí)）而使塑件產(chǎn)生變形。頂桿的布置應(yīng)盡量靠近脫模阻力大的部位。在不影響塑件質(zhì)量（包括使用要求、尺寸精度與外觀等）的前提下，應(yīng)盡可能多設(shè)頂桿以減少塑件的總體變形。?????用軟質(zhì)塑料

7、來生產(chǎn)大型深腔薄壁的塑件時(shí)，由于脫模阻力較大，而材料又較軟，如果完全采用單一的機(jī)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(bào)廢，如改用多元件聯(lián)合或氣（液）壓與機(jī)械式頂出相結(jié)合的方式效果會(huì)更好。三、塑化階段對(duì)制品翹曲變形的影響????塑化階段即玻璃態(tài)的料粒轉(zhuǎn)化為粘流態(tài)，提供充模所需的熔體。在這個(gè)過程中，聚合物的溫度在軸向、徑向(相對(duì)螺桿而言)的溫差會(huì)使塑料產(chǎn)生應(yīng)力；另外，注射機(jī)的注射壓力、速率等參數(shù)會(huì)極大地影響充填時(shí)分子的取向程度，進(jìn)而引起翹曲變形。四、充模及冷卻階段對(duì)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)

8、冷卻、凝固