注塑制品翘曲变形.docx

1231 慧聪网塑料讯：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，降低成本本文主要对在注塑模具设计过程中影响注塑制品翘曲变形的因素加以分析 •模具的结构对注塑制品翘曲变形的影响 在模具设计方面，影响塑件变形的因素主要有浇注系统、冷却系统与顶出系 统等1．浇注系统的设计 注塑模具浇口的位置、形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的填充状 态，从而导致塑件产生变形流动距离越长，由冻结层与中心流动层之间流动和补缩引起的内应力越大； 反之，流动距离越短，从浇口到制件流动末端的流动时间越短，充模时冻结层厚 度减薄，内应力降低，翘曲变形也会因此大为减少图1 为大型平板形塑件，如 果只使用一个中心浇口（如图1a所示）或一个侧浇口（如图1b所示），因直径 方向上的收缩率大于圆周方向上的收缩率，成型后的塑件会产生扭曲变形；若改 用多个点浇口（如图1c所示）或薄膜型浇口（如图Id所示），则可有效地防止 翘曲变形。

a）中心浇口 b）侧浇口 c）多点浇口 d）薄膜型浇口当采用点浇进行成型时，同样由于塑料收缩的异向性，浇口的位置、数量都 对塑件的变形程度有很大的影响图 2为一箱形制件在不同浇口数目与分布下的 试验图a）直浇口 b）10个点浇口 c）8个点浇口d）4 个点浇口 e） 6个点浇口 f） 4 个点浇口由于采用的是30%玻璃纤维增强PA6,而得到的是重量为4.95kg的大型注 塑件，因此沿四周壁流动方向上设有许多加强肋，这样，对各个浇口都能获得充 分的平衡实验结果表明，按图f设置浇口具有较好的效果但并非浇口数目越 多越好实验证明，按图c设计的浇口比图a的直浇口还差另外，多浇口的使用还能使塑料的流动比（L/t）缩短，从而使模腔内物料 密度更趋均匀，收缩更均匀同时，整个塑件能在较小的注塑压力下充满而较 小的注射压力可减少塑料的分子取向倾向，降低其内应力，因而可减少塑件的变 形2．冷却系统的设计 在注射过程中，塑件冷却速度的不均匀也将形成塑件收缩的不均匀，这种收 缩差别导致弯曲力矩的产生而使塑件发生翘曲如果在注射成型平板形塑件时所用的模具型腔、型芯的温度相差过大，如图3 所示，由于贴近冷模腔面的熔体很快冷却下来，而贴近热模腔面的料层则会继 续收缩，收缩的不均匀将使塑件翘曲。

因此，注塑模的冷却应当注意型腔、型芯 的温度趋于平衡，两者的温差不能太大除了考虑塑件内外表面的温度趋于平衡外，还应考虑塑件各侧的温度一致， 即模具冷却时要尽量保持型腔、型芯各处温度均匀一致，使塑件各处的冷却速度 均衡，从而使各处的收缩更趋均匀，有效地防止变形的产生因此，模具上冷却 水孔的布置至关重要在管壁至型腔表面距离确定后，应尽可能使冷却水孔之间 的距离小，才能保证型腔壁的温度均匀一致同时，由于冷却介质的温度随冷却 水道长度的增加而上升，使模具的型腔、型芯沿水道产生温差因此，要求每个 冷却回路的水道长度小于2m在大型模具中应设置数条冷却回路，一条回路的 进口位于另一条回路的出口附近对于长条形塑件，应采用如图 4 所示的冷却回 路，减少冷却回路的长度，即减少模具的温差，从而保证塑件均匀冷却，图 5 为回路设计方案3．顶出系统的设计 顶出系统的设计也直接影响塑件的变形如果顶出系统布置不平衡，将造成 顶出力的不平衡而使塑件变形因此，在设计顶出系统时应力求与脱模阻力相平 衡另外，顶出杆的截面积不能太小，以防塑件单位面积受力过大（尤其在脱模 温度太高时）而使塑件产生变形顶杆的布置应尽量靠近脱模阻力大的部位。

在 不影响塑件质量（包括使用要求、尺寸精度与外观等）的前提下，应尽可能多设 顶杆以减少塑件的总体变形用软质塑料来生产大型深腔薄壁的塑件时，由于脱模阻力较大，而材料又较 软，如果完全采用单一的机械式顶出方式，将使塑件产生变形，甚至顶穿或产生 折叠而造成塑件报废，如改用多元件联合或气（液）压与机械式顶出相结合的方 式效果会更好•塑化阶段对制品翘曲变形的影响 塑化阶段即玻璃态的料粒转化为粘流态，提供充模所需的熔体在这个过程 中，聚合物的温度在轴向、径向（相对螺杆而言）的温差会使塑料产生应力；另外， 注射机的注射压力、速率等参数会极大地影响充填时分子的取向程度，进而引起 翘曲变形•充模及冷却阶段对制品翘曲变形的影响 熔融态的塑料在注射压力的作用下，充入模具型腔并在型腔内冷却、凝固的 过程是注射成型的关键环节在这个过程中，温度、压力、速度三者相互耦合作 用，对塑件的质量和生产效率均有极大的影响较高的压力和流速会产生高剪切 速率，从而引起平行于流动方向和垂直于流动方向的分子取向的差异，同时产生 “冻结效应”冻结效应”将产生冻结应力，形成塑件的内应力温度对翘曲 变形的影响体现在以下几个方面1） 塑件上、下表面温差会引起热应力和热变形；（2） 塑件不同区域之间的温度差将引起不同区域间的不均匀收缩；（3） 不同的温度状态会影响塑料件的收缩率。

•脱模阶段对制品翘曲变形的影响 塑件在脱离型腔并冷却至室温的过程中多为玻璃态聚合物脱模力不平衡、推出机构运动不平稳或脱模顶出面积不当很容易使制品变形同时，在充模和冷 却阶段冻结在塑件内的应力由于失去外界的约束，将会以变形的形式释放出来， 从而导致翘曲变形•注塑制品的收缩对翘曲变形的影响 注塑制品翘曲变形的直接原因在于塑件的不均匀收缩如果在模具设计阶段 不考虑填充过程中收缩的影响，则制品的几何形状会与设计要求相差很大，严重 的变形会致使制品报废除填充阶段会引起变形外，模具上下壁面的温度差也将 引起塑件上下表面收缩的差异，从而产生翘曲变形对翘曲分析而言，收缩本身并不重要，重要的是收缩上的差异在注塑成型 过程中，熔融塑料在注射充模阶段由于聚合物分子沿流动方向的排列使塑料在流 动方向上的收缩率比垂直方向的收缩率大，而使注塑件产生翘曲变形一般均匀 收缩只引起塑料件体积上的变化，只有不均匀收缩才会引起翘曲变形结晶型塑 料在流动方向与垂直方向上的收缩率之差较非结晶型塑料大，而且其收缩率也较 非结晶型塑料大，结晶型塑料大的收缩率与其收缩的异向性叠加后导致结晶型塑 料件翘曲变形的倾向较非结晶型塑料大得多。

•残余热应力对制品翘曲变形的影响在注射成型过程中，残余热应力是引起翘曲变形的一个重要因素，而且对注 塑制品的质量有较大的影响由于残余热应力对制品翘曲变形的影响非常复杂， 模具设计者可以借助于注塑 CAE 软件进行分析和预测•结论影响注塑制品翘曲变形的因素有很多，模具的结构、塑料材料的热物理性能 以及注射成型过程的条件和参数均对制品的翘曲变形有不同程度的影响因此， 对注塑制品翘曲变形机理的研究必须综合考虑整个成型过程和材料性能等多方 面的因素转贴』注塑机维修保养及故障成因分析不论是进口还是国产注塑机都具有以下特点：1. 注塑机固定资产投资大，生产规模大，消耗原料多，劳动生产率高， 创产值大是一种劳动效率较高的生产组织形式2. 注塑机由机械、液压、电器、专用配套件等，按照注塑加工工艺技 术的需要，有机地组合在一起，自动化程度高，相互之间关联紧密；注塑机可3 班 24h 连续运转若注塑机的某个元件发生故障，将导致停机3、注塑机上虽然**作简单，工人少，但注塑机管理和维修的技术含量 高，工作量也大所以要保证注塑机经常处于完好状态，就必须加强注塑机管理工作， 严格控制注塑机的故障发生以达到降低故障率，减少维修费用，延长使用寿命 的目的。

注塑机故障，一般是指注塑机或系统在使用中丧失或降低其规定功能 的事件或现象注塑机是企业为满足注塑制品生产工艺要求而配备的注塑机的 功能体现着它在注塑制品生产活动中存在的价值和对注塑生产的保证程度在现 代化注塑机生产中，由于注塑机结构复杂，自动化程度很高，液压、电控及机械 的联系非常紧密，因而注塑机出现故障，那怕是局部的失灵，都会造成整个注塑 机的停产注塑机故障直接影响注塑产品的数量和质量一、注塑机故障的分类 注塑机故障是多种多样的，可以从不同角度对其进行分类1. 按故障发生状态，可分为：(1) 渐发性故障是由于注塑机初始性能逐渐劣化而产生的，大部分 注塑机的故障都属于这类故障这类故障与电控、液压机械元配件的磨损、腐蚀、 疲劳及蠕变等过程有密切的关系2) 突发性故障是各种不利因素以及偶然的外界影响共同作用而产 生的，这种作用超出了注塑机所能承受的限度例如：因料筒进入铁物出现超负 荷而引起螺杆折断；因高压串入而击穿注塑机电子板此类故障往往是突然发生 的，事先无任何征兆突发性故障多发生在注塑机使用阶段，往往是由于设计、制造、装配 以及材质等缺陷，或者**作失误、违章作业而造成的2. 按故障性质划分，可分为：(1) 间断性故障。

注塑机在短期内丧失其某些功能，稍加修理调试就 能恢复，不需要更换零部件2) 永久性故障注塑机某些零部件已损坏，需要更换或修理才能恢 复使用3. 按故障影响程度划分，可分为：(1)完全性故障导致注塑机完全丧失功能2)局部性故障导致注塑机某些功能丧失4. 按故障发生原因划分，可分为：(1)磨损性故障由于注塑机正常磨损造成的故障2 )错用性故障由于 ** 作错误、维护不当造成的故障3) 固有的薄弱性故障由于设计问题，使注塑机出现薄弱环节，在 正常使用时产生的故障5. 按故障的危险性划分，可分为：(1)危险性故障例如安全保护系统在需要动作时因故障失去保护作 用，造成人身伤害和注塑机故障；液压电控系统失灵造成的故障等2)安全性故障例如安全保护系统在不需要动作时发生动作；注塑 机不能启动时启动的故障6. 按注塑机故障的发生、发展规律划分，可分为；(1)随机故障故障发生的时间是随机的2)有规则故障故障的发生有一定规律每一种故障都有其主要特征，即所谓故障模式，或故障状态各种注 塑机的故障状态是相当繁杂的，但可归纳出以下数种：异常振动、机械磨损、输 入信号无法让电脑接受、电磁阀没有输出信号、机械液压元件破裂、、比例线性 失调、液压压降、液压渗漏、油泵故障、液压噪音、电路老化、异常声响、油质 劣化、电源压降、放大板无输出、温度失控及其它。

不同类型注塑机的各种故障 模式所占比例有所不同二、故障分析与故障排除程序为确保故障分析与排除的快捷、有效，必须遵循一定的程序，这种程 序大致如下第一步 保持现场的情况下进行症状分析1. 询问**作人员(1)发生了什么故障？在什么情况下发生的？什么时候发生的？(2)注塑机巳经运行了多久？(3) 故障发生前有无任何异常现象？有何声响或声光报警信号？有无 烟气或异味？有无误**作(注意询问方式)？(4) 控制系统**作是否正常？**作程序有无变动？在**作时是否有特 殊困难或异常？2. 观察整机状况、各项运行参数（1）有无明显的异常现象？零件有无卡阻或损伤？液压系统有否松动 或泄漏？电线有无破裂、擦伤或烧毁？（2）注塑机运行参数有何变化？有无明显的干扰信号？有无明显的损 坏信号？3. 检查监测指示装置（1）检查所有读数值是否正常，包括压力表及其它仪表读数，油面高 度情况2）检查过滤器、报警器及联锁装置、动作输出或显示器是否正常4. 点动注塑机检查（在允许的条件下） 检查间歇情况、持久情况、快进或慢进时的情况，看在这些情况下是。