張琰

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無(wú)錫交通分院，江蘇無(wú)錫 214046）

翹曲變形是塑件成形中十分常見(jiàn)的產(chǎn)品缺陷，隨著塑料制品的外觀和性能要求的不斷提高，對(duì)翹曲變形的控制提出了更高的要求。CAE 技術(shù)在翹曲變形的預(yù)測(cè)方面已經(jīng)取得了良好效果，通過(guò)模擬分析，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出制品的翹曲結(jié)果，為翹曲變形的分析提供了方便有力的工具。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，在模具設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，從而獲得高質(zhì)量的制品，不僅節(jié)約了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，還將提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 塑料制品產(chǎn)生翹曲變形的原因

制品注射成形過(guò)程中冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理，脫模后制品的冷卻不均勻，分子的流動(dòng)取向引起熔體在平行流動(dòng)方向和垂直流動(dòng)方向的收縮率不一致以及注射過(guò)程中的收縮不均勻，最終都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生翹曲變形。

2 塑料制品翹曲變形實(shí)例分析及優(yōu)化

2.1 制品結(jié)構(gòu)分析

該零件為某公司開(kāi)發(fā)的一款汽車(chē)轉(zhuǎn)向燈支架，如圖1 所示。該產(chǎn)品具有一定強(qiáng)度，有較高的尺寸精度和裝配精度要求，產(chǎn)品外形不對(duì)稱，外輪廓尺寸為長(zhǎng)205.87mm，寬96.02mm，高64.88mm。雖然制品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但厚度基本均勻，平均壁厚為1.9mm。

圖1 零件產(chǎn)品圖

2.2 制品翹曲變形分析

根據(jù)UG 建立的塑件模型，對(duì)制品的翹曲變形進(jìn)行了模擬，詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 制品翹曲變形模擬結(jié)果

根據(jù)以上模擬結(jié)果可以了解到：

（1）圖2（a）為制品總的翹曲變形，達(dá)到1.035mm；

（2）圖2（b）為冷卻不均勻所引起的翹曲變形，可以看到該部分變形量很小，可以忽略不計(jì)；（3）圖2（c）為收縮不均勻所造成的翹曲變形，達(dá)到0.9841mm；（4）圖2（d）為取向不均勻造成的翹曲變形，變形量也達(dá)到0.7162mm；

（5）圖2 （e） 為制品角效應(yīng)造成的翹曲變形，變形量為0.5620mm。

根據(jù)以上分析可以得出結(jié)論，收縮不均勻是該制品產(chǎn)生翹曲變形的主要原因。接下來(lái)將以降低制品的翹曲變形為目標(biāo)，優(yōu)化制品的注射成形工藝參數(shù)。

2.3 制品翹曲變形優(yōu)化

注射過(guò)程中的工藝參數(shù)特別是保壓曲線對(duì)收縮不均勻有直接影響，通過(guò)增加注射過(guò)程的保壓時(shí)間來(lái)降低收縮不均勻引起的翹曲。改進(jìn)后的翹曲分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 改進(jìn)前后的保壓曲線對(duì)比

如圖4 所示，與保壓參數(shù)改進(jìn)前相比，由于收縮不均勻引起的翹曲變形由0.9841mm 降低到0.8696 mm，變形量減少了11.6%；由于取向不均勻引起的翹曲變形量由改進(jìn)前的0.7162mm 降低為0.6135mm；角效應(yīng)造成的翹曲量由改進(jìn)前的0.5620mm 降低為0.4472mm；制品總的翹曲變形量更是由1.035mm 降低到0.8550mm，降低了17.4%，已經(jīng)屬于制品允許的范圍。因此，改進(jìn)后的工藝參數(shù)曲線是合理的。

圖4 改進(jìn)后的翹曲變形結(jié)果

3 結(jié)論

本文利用CAE 技術(shù)對(duì)注塑制品成型后的翹曲變形進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)制品產(chǎn)生翹曲變形的主要原因是收縮不均勻，利用改變優(yōu)化成形工藝和增加保壓時(shí)間的方法，將制件總的翹曲變形量從1.035mm 降低到0.8550mm，共減少了17.4%，從而提高了制品質(zhì)量。此研究為制品在實(shí)際注塑生產(chǎn)中避免各種缺陷提供了一定的理論依據(jù)，具有重要意義。