注塑件翘曲变形的因素分析
注塑件翘曲变形的因素分析[20200123182902]
【摘要】
注塑成型常常出现各种质量问题,例如,短射、飞边、翘曲、熔接痕和尺寸误差等。因此,针对生产中急需解决的问题,迫切需要对翘曲变形进行深入的研究。本文从注塑件的结构、模具机构、注塑工艺参数等几方面阐述了翘曲变形的机理,分析了注塑件收缩对翘曲变形的影响,并以实例分析如何解决注塑件的翘曲变形。
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关键字:】翘曲变形收缩内应力
引言 1
一、塑料件翘曲变形简介 2
二、翘曲产生的原因 2
1、 翘曲分类 2
2、 翘曲产生的原因 2
三、翘曲分析步骤 3
1、分析流程的确定 3
2 、FUSION模型分析步骤 3
3 、MIDPLANE模型分析步骤 5
四、翘曲变形改善 7
1、分子取向不均匀 7
2、收缩不均匀 7
3 、冷却不均匀 7
总结 9
谢辞 10
参考文献 11
引言
塑料制件在工业中的应用日趋普遍，这是由于它们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料的绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料，塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有良好的耐腐蚀能力，此外塑料减摩、耐磨及减震、隔音效果也比较好。因此，塑料已从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。
注射工业是一门新兴的工业,是随着石油工业发展应运而生的.注射工业的发展大致分为以下几个阶段。
初创阶段 20世纪30年代以前，科学家研制成了酚醛、硝酸纤维素及醋酸纤维素等塑料，他们的工业化特征仅是间歇法、小批量生产。
发展阶段 20世纪30年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。
飞跃发展阶段 20世纪50年代中期到20世纪60年代末，石油工业化的高速发展为塑料工业提供丰富而廉价的原料。增强及复合材料的出现使塑料步入高强度、乃高温的尖端材料领域。这阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技术更趋完善。
稳定增长阶段 20世纪70年代以来，由于石油危机和和资本主义周期性的经济危机，原材料价格猛涨，塑料的增长速度显著下降。这一阶段塑料工业化的特点是通过共聚、交联、共混、填充等方法来改进塑料的性能，提高产品的质量，扩应用领域，生产技术更趋合理。塑料工业向着生产工艺自动化、连续化、产品系列化，以及不断开拓功能性塑料的新领域发展。
模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的基础之一。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一种类型。
近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视，在重点支持技术改造的产业、产品中，把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济的重要地位，即要尽快提高模具行业的整体技术水平赶上其他发达国家的模具技术水平。
一、塑料件翘曲变形简介
随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观质量和使用性能要求越来越高，因此，塑件的翘曲变形问题越来越多的受到生产制造商和模具设计者的关注与重视。注塑制品翘曲变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状，它是塑料制品常见的缺陷之一。随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高，翘曲变形程度作为评定产品质量的重要指标之一也越来越多地受到模具设计者的关注与重视。模具设计者希望在设计阶段预测出塑料件可能产生翘曲的原因，以便加以优化设计，从而提高注塑生产的效率和质量，缩短模具设计周期，降低成本。
分析翘曲问题有两个重点，一是研究如何提高翘曲变形模拟的准确性。二是研究采用何种方法减小或补偿翘曲变形造成的几何误差。在工业实践中，通常采用调整和控制工艺参数来减小翘曲变形量，而对于较大的翘曲面变形采用模具补偿方法或修改制品的几何形状来保证几何精度，一般来说，当提出一件新制品的使用性能和其他的有关要求后，首先在经济合理和技术可行的原则下，选择最合适的原材料、生产工艺、设备和模具结构。在这些条件确定后，工艺条件的选择和控制就是主要考虑的因素。
了解注塑件翘曲的理论，对深入研究如何采用恰当的工艺参数以及采用何种模具补偿方式或正确修制品的几何形状以减小翘曲量有着重要的理论指导意义。
二、翘曲产生的原因
1、 翘曲分类
Moldflow MPI/WARP模块把翘曲分为两种形式，见图1。
1) 稳定翘曲（图1a）：翘曲变形与收缩应变成正比。
2) 非稳定翘曲（图1b）：翘曲变形是由于制品弯曲而产生的。在这种情况下，收缩应变表现为平面应变，由于平面应变过大导致制品失稳而弯曲。一般，这种翘曲变形很大。
图（a）稳定翘曲 图（b）非稳定翘曲
图1翘曲分类
2、翘曲产生的原因
注塑过程中，翘曲是由于制品收缩率不均匀而产生的。收缩率不均匀表现在以下几方面：
1）制品不同部位的收缩率不一样；
2）沿制品厚度方向收缩率不同；
3）与分子取向平行和垂直方向的收缩率不同。
MPI/WARP把翘曲产生的原因归结为以下三点：
1） 冷却不均匀；
2） 收缩不均匀；
3） 分子取向不一致。
因此，MPI/WARP模块的主要目的是确定制品翘曲变形的结果是否满足设计要求，如果不能满足设计要求，给出产生翘曲的主要原因。
三、翘曲分析步骤
1、分析流程的确定
进行翘曲分析之前，冷却、流动分析必须已经完成。在选择分析流程时（菜单命令Analysis下的Set Analysis Sequence命令）,有两种分析流程Cool - Flow - Warp (简称CFW)和Flow - Cool - Flow - Warp (简称FCFW)
。CFW在进行冷却分析时假设熔体的前沿温度不变，而FCFW在进行流动分析时假设模壁温度不变。对于翘曲分析，假设熔体的前沿温度不变计算的结果更精确，所以，最好选择Cool - Flow – Warp分析流程。
2 、FUSION模型分析步骤
对于FUSION网格模型，MPI/WARP还不能进行弯曲分析，所以分析非常简单，选择Cool - Flow - Warp分析流程后，在设置工艺参数（菜单命令Analysis下的Process Settings命令）的第三步，选取Isolate cause of warpage选项，该选项的作用是判断产生翘曲变形的主要原因。如果网格数量大于50000个，选取Use iterative solver
选项，可显著减少计算时间。 图2 FUSION模型
有一FUSION模型如图2所示，采用三条冷却水道。设计要求是：与地面接触的边变形小于1.0 mm，如果达不到这个要求，这条边的中点必须与地面接触；手柄与底板的平行度小于1.5 mm。
【摘要】
注塑成型常常出现各种质量问题,例如,短射、飞边、翘曲、熔接痕和尺寸误差等。因此,针对生产中急需解决的问题,迫切需要对翘曲变形进行深入的研究。本文从注塑件的结构、模具机构、注塑工艺参数等几方面阐述了翘曲变形的机理,分析了注塑件收缩对翘曲变形的影响,并以实例分析如何解决注塑件的翘曲变形。
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关键字:】翘曲变形收缩内应力
引言 1
一、塑料件翘曲变形简介 2
二、翘曲产生的原因 2
1、 翘曲分类 2
2、 翘曲产生的原因 2
三、翘曲分析步骤 3
1、分析流程的确定 3
2 、FUSION模型分析步骤 3
3 、MIDPLANE模型分析步骤 5
四、翘曲变形改善 7
1、分子取向不均匀 7
2、收缩不均匀 7
3 、冷却不均匀 7
总结 9
谢辞 10
参考文献 11
引言
塑料制件在工业中的应用日趋普遍，这是由于它们具有一系列特殊的优点所决定的。塑料的绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料，塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有良好的耐腐蚀能力，此外塑料减摩、耐磨及减震、隔音效果也比较好。因此，塑料已从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，并跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。
注射工业是一门新兴的工业,是随着石油工业发展应运而生的.注射工业的发展大致分为以下几个阶段。
初创阶段 20世纪30年代以前，科学家研制成了酚醛、硝酸纤维素及醋酸纤维素等塑料，他们的工业化特征仅是间歇法、小批量生产。
发展阶段 20世纪30年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料相继工业化，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。
飞跃发展阶段 20世纪50年代中期到20世纪60年代末，石油工业化的高速发展为塑料工业提供丰富而廉价的原料。增强及复合材料的出现使塑料步入高强度、乃高温的尖端材料领域。这阶段，塑料的产量和品种不断增加，成型加工技术更趋完善。
稳定增长阶段 20世纪70年代以来，由于石油危机和和资本主义周期性的经济危机，原材料价格猛涨，塑料的增长速度显著下降。这一阶段塑料工业化的特点是通过共聚、交联、共混、填充等方法来改进塑料的性能，提高产品的质量，扩应用领域，生产技术更趋合理。塑料工业向着生产工艺自动化、连续化、产品系列化，以及不断开拓功能性塑料的新领域发展。
模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的基础之一。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一种类型。
近年来，我国各行各业对模具工业的发展十分重视，在重点支持技术改造的产业、产品中，把模具制造列为机械工业技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济的重要地位，即要尽快提高模具行业的整体技术水平赶上其他发达国家的模具技术水平。
一、塑料件翘曲变形简介
随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观质量和使用性能要求越来越高，因此，塑件的翘曲变形问题越来越多的受到生产制造商和模具设计者的关注与重视。注塑制品翘曲变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状，它是塑料制品常见的缺陷之一。随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高，翘曲变形程度作为评定产品质量的重要指标之一也越来越多地受到模具设计者的关注与重视。模具设计者希望在设计阶段预测出塑料件可能产生翘曲的原因，以便加以优化设计，从而提高注塑生产的效率和质量，缩短模具设计周期，降低成本。
分析翘曲问题有两个重点，一是研究如何提高翘曲变形模拟的准确性。二是研究采用何种方法减小或补偿翘曲变形造成的几何误差。在工业实践中，通常采用调整和控制工艺参数来减小翘曲变形量，而对于较大的翘曲面变形采用模具补偿方法或修改制品的几何形状来保证几何精度，一般来说，当提出一件新制品的使用性能和其他的有关要求后，首先在经济合理和技术可行的原则下，选择最合适的原材料、生产工艺、设备和模具结构。在这些条件确定后，工艺条件的选择和控制就是主要考虑的因素。
了解注塑件翘曲的理论，对深入研究如何采用恰当的工艺参数以及采用何种模具补偿方式或正确修制品的几何形状以减小翘曲量有着重要的理论指导意义。
二、翘曲产生的原因
1、 翘曲分类
Moldflow MPI/WARP模块把翘曲分为两种形式，见图1。
1) 稳定翘曲（图1a）：翘曲变形与收缩应变成正比。
2) 非稳定翘曲（图1b）：翘曲变形是由于制品弯曲而产生的。在这种情况下，收缩应变表现为平面应变，由于平面应变过大导致制品失稳而弯曲。一般，这种翘曲变形很大。
图（a）稳定翘曲 图（b）非稳定翘曲
图1翘曲分类
2、翘曲产生的原因
注塑过程中，翘曲是由于制品收缩率不均匀而产生的。收缩率不均匀表现在以下几方面：
1）制品不同部位的收缩率不一样；
2）沿制品厚度方向收缩率不同；
3）与分子取向平行和垂直方向的收缩率不同。
MPI/WARP把翘曲产生的原因归结为以下三点：
1） 冷却不均匀；
2） 收缩不均匀；
3） 分子取向不一致。
因此，MPI/WARP模块的主要目的是确定制品翘曲变形的结果是否满足设计要求，如果不能满足设计要求，给出产生翘曲的主要原因。
三、翘曲分析步骤
1、分析流程的确定
进行翘曲分析之前，冷却、流动分析必须已经完成。在选择分析流程时（菜单命令Analysis下的Set Analysis Sequence命令）,有两种分析流程Cool - Flow - Warp (简称CFW)和Flow - Cool - Flow - Warp (简称FCFW)
。CFW在进行冷却分析时假设熔体的前沿温度不变，而FCFW在进行流动分析时假设模壁温度不变。对于翘曲分析，假设熔体的前沿温度不变计算的结果更精确，所以，最好选择Cool - Flow – Warp分析流程。
2 、FUSION模型分析步骤
对于FUSION网格模型，MPI/WARP还不能进行弯曲分析，所以分析非常简单，选择Cool - Flow - Warp分析流程后，在设置工艺参数（菜单命令Analysis下的Process Settings命令）的第三步，选取Isolate cause of warpage选项，该选项的作用是判断产生翘曲变形的主要原因。如果网格数量大于50000个，选取Use iterative solver
选项，可显著减少计算时间。 图2 FUSION模型
有一FUSION模型如图2所示，采用三条冷却水道。设计要求是：与地面接触的边变形小于1.0 mm，如果达不到这个要求，这条边的中点必须与地面接触；手柄与底板的平行度小于1.5 mm。
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