塑料制品的翹曲變形分析及優化

張琰

（江蘇聯合職業技術學院無錫交通分院，江蘇無錫 214046）

翹曲變形是塑件成形中十分常見的產品缺陷，隨著塑料制品的外觀和性能要求的不斷提高，對翹曲變形的控制提出了更高的要求。CAE 技術在翹曲變形的預測方面已經取得了良好效果，通過模擬分析，能夠準確預測出制品的翹曲結果，為翹曲變形的分析提供了方便有力的工具。根據預測結果，在模具設計階段就進行有針對性的調整，從而獲得高質量的制品，不僅節約了開發時間和成本，還將提高產品質量。

1 塑料制品產生翹曲變形的原因

制品注射成形過程中冷卻系統的設計不合理，脫模后制品的冷卻不均勻，分子的流動取向引起熔體在平行流動方向和垂直流動方向的收縮率不一致以及注射過程中的收縮不均勻，最終都會導致產品發生翹曲變形。

2 塑料制品翹曲變形實例分析及優化

2.1 制品結構分析

該零件為某公司開發的一款汽車轉向燈支架，如圖1 所示。該產品具有一定強度，有較高的尺寸精度和裝配精度要求，產品外形不對稱，外輪廓尺寸為長205.87mm，寬96.02mm，高64.88mm。雖然制品結構比較復雜，但厚度基本均勻，平均壁厚為1.9mm。

圖1 零件產品圖

2.2 制品翹曲變形分析

根據UG 建立的塑件模型，對制品的翹曲變形進行了模擬，詳細結果見圖2。

圖2 制品翹曲變形模擬結果

根據以上模擬結果可以了解到：

（1）圖2（a）為制品總的翹曲變形，達到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；（3）圖2（c）為收縮不均勻所造成的翹曲變形，達到0.9841mm；（4）圖2（d）為取向不均勻造成的翹曲變形，變形量也達到0.7162mm；

（5）圖2 （e） 為制品角效應造成的翹曲變形，變形量為0.5620mm。

根據以上分析可以得出結論，收縮不均勻是該制品產生翹曲變形的主要原因。接下來將以降低制品的翹曲變形為目標，優化制品的注射成形工藝參數。

2.3 制品翹曲變形優化

注射過程中的工藝參數特別是保壓曲線對收縮不均勻有直接影響，通過增加注射過程的保壓時間來降低收縮不均勻引起的翹曲。改進后的翹曲分析結果見圖3。

圖3 改進前后的保壓曲線對比

如圖4 所示，與保壓參數改進前相比，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前的0.7162mm 降低為0.6135mm；角效應造成的翹曲量由改進前的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%，已經屬于制品允許的范圍。因此，改進后的工藝參數曲線是合理的。

圖4 改進后的翹曲變形結果

3 結論

本文利用CAE 技術對注塑制品成型后的翹曲變形進行了分析，發現制品產生翹曲變形的主要原因是收縮不均勻，利用改變優化成形工藝和增加保壓時間的方法，將制件總的翹曲變形量從1.035mm 降低到0.8550mm，共減少了17.4%，從而提高了制品質量。此研究為制品在實際注塑生產中避免各種缺陷提供了一定的理論依據，具有重要意義。