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CAD-IT塑料件翘曲原因和解决方案DESIGNSOLUTIONS翘曲产生的原因塑料件设计和生产中遇到最多和最难解决的问题就是翘曲变形。制品翘曲的主要原因包括：1、产品结构：塑件壁厚的变化、具有弯曲或不对称的几何形状、加强筋及BOSS柱设计不合理等，都可能造成产品翘曲变形。2、塑胶材料：塑件材料有、无添加填充料的差异，收缩率的大小，都对产品翘曲变形有影响。3、模具结构：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。4、生产工艺：影响因素有，塑件尚未完全冷却就顶出，注射和保压曲线不合理等因素。DESIGNSOLUTIONSMoldflow预测产品的翘曲变形运用Moldflow软件，可以准确的找到引起翘曲的原因，并进行优化设计，从而给出解决方案，降低产品翘曲变形，以达到产品设计要求。Moldflow将产品的翘曲变形归纳为四个主要因素：1、冷却不均匀：冷却水路设计不合理，使产品不能在最短的时间内获得均匀的冷却。2、收缩不均匀：产品各处收缩不一致，会引起翘曲变形。3、纤维取向不均匀（含纤维材料）：当纤维取向不均匀引起产品大的翘曲变形。4、角落效应：深盒状产品，由于角落处热量集中，收缩较大，带来弯曲变形。DESIGNSOLUTIONS一、冷却不均匀引起的翘曲变形冷却水路设计不合理，产品得不到快速均匀的冷却。当脱模时，产品各处的温差大于10°C以上，易引起较大的翘曲变形。HotSideColdSideTensileStressababWDDNON-UNIFORMHEATREMOVALLARGELYUNIFORMHEATREMOVALLargespacing+smallspacing+largechanneldiameter1.Partthickness2mm4mm6mm2.Spacing=2-3Xchanneldiameter3.Spacing=max3XchanneldiameterChanneldiameter8mm-10mm10mm-12mm12mm-15mmabDDWbaDD当由于冷却不均匀引起产品翘曲变形时，通过优化冷却水路，使产品获得均匀的冷却。下图是冷却水路设计的一般准则。DESIGNSOLUTIONS此产品为自动售货机的一块盖板。主要问题：因为冷却不均匀，引起较大的翘曲变形。材料:Lexan500(PC+10%GF),GEplastic(USA)产品尺寸:207.8╳29.5╳47.8mm基本壁厚：1.9mm案例1:优化冷却水路DESIGNSOLUTIONS冷却系统37mmD10mm原始方案动定模温差相差20°CDESIGNSOLUTIONS产品Y方向上变形量:0.98mm。变形主要原因是冷却不均匀。原始方案DESIGNSOLUTIONS冷却系统20mmD10mm优化方案动定模温差：20°C-10°CDESIGNSOLUTIONS产品Y方向上变形量:0.98mm-0.47mm。变形主要原因是冷却不均匀。优化方案DESIGNSOLUTIONS二、收缩不均匀引起的翘曲变形当产品壁厚相差超过1.5-2倍,或加强筋结构不合理,或浇口数量和位置不合理,或保压曲线不合理,使得产品处部分收缩不均匀,就会引起较大的翘曲变形.DESIGNSOLUTIONS产品信息:1、该产品为冰箱温控板。2、产品尺寸：595×55.5×82mm高度方向上翘曲变形量太大。高度方向上允许的最大翘曲变形量为1mm。材料:PA764B(ABS),ChiMeiCorporation案例2:优化产品结构DESIGNSOLUTIONS原始方案这是初始产品设计，中间厚度1.7mm，侧壁厚度3.0mm。此方案中，其X方向变形量为1.83mm，明显超标。DESIGNSOLUTIONS优化方案侧壁厚度：3mm-2.5mm优化方案中,翘曲变形量由1.83mm减小至0.67mm,符合要求。DESIGNSOLUTIONS案例3:更改成型材料该产品为饮水壶底座。主要问题是翘曲变形量超标。产品尺寸：250×250×31mm基本壁厚：2.5mmDESIGNSOLUTIONS1.meltdensity0.7751g/cu.cm2.soliddensity0.9289g/cu.cm3.ejectiontemperature93deg.C4.recommendmoldtemperature50deg.C5.recommendmelttemperature230deg.C6.absolutemaximummelttemperature320deg.C7.minimummelttemperature200deg.C8.maximummelttemperature280deg.C9.maximummelttemperature20deg.C10.maximummelttemperature80deg.C11.maximumshearrate240001/s12.maximumshearstress0.2600MPaPPPPLupolLupolTETE--5007B:LGChemical5007B:LGChemical原始方案：材料特性PVTPlotViscosityPlotDESIGNSOLUTIONS原始方案：Z向变形Z向最大变形约2mm。1mm1mm1mm1mm1mmDESIGNSOLUTIONS1.meltdensity0.84281g/cu.cm2.soliddensity1.0006g/cu.cm3.ejectiontemperature119deg.C4.recommendmoldtemperature33deg.C5.recommendmelttemperature210deg.C6.absolutemaximummelttemperature270deg.C7.minimummelttemperature190deg.C8.maximummelttemperature230deg.C9.maximummelttemperature5deg.C10.maximummelttemperature60deg.C11.maximumshearrate1000001/s12.maximumshearstress0.2500MPaPPPPRR93RR93::SamsungSamsung优化方案：材料特性PVTPlotViscosityPlotDESIGNSOLUTIONS优化方案：Z向变形更改材料后，Z向变形从2mm减少至几乎没有，基本属于自然收缩。0.16mm0.17mmDESIGNSOLUTIONS案例4:优化浇口位置该产品为汽车音响面板。主要问题是确定模具结构，减小翘曲变形量。产品尺寸：227.5×136.9×22.7mm基本壁厚：2.5mm成型材料：PC+ABSBayblendT65BayerDESIGNSOLUTIONS中间三点潜伏式进浇原始方案0.1mm0.1mmX向最大变形：0.1mmDESIGNSOLUTIONS0.1mm0.44mm原始方案0.4mmY向最大变形：0.44mmZ向最大变形：0.4mmDESIGNSOLUTIONS优化方案外圈四点潜伏式进浇X方向属于自然内缩DESIGNSOLUTIONS0.06mm0.09mm0.03mm优化方案0.14mm0.15mm0.25mm0.15mmY向最大变形：0.44mm-0.09mmZ向最大变形：0.4mm-0.25mmDESIGNSOLUTIONS案例5:优化保压曲线该产品为电池盖。主要问题是优化成型参数，减小翘曲变形量。产品尺寸：63×40×7.2mm基本壁厚：0.3mm成型材料：PCPanliteMN-3700TeijinChemicalsDESIGNSOLUTIONS原始方案流道和冷却系统Filling:Moldtemperature:70.00deg.CMelttemperature:290.00deg.CInjectiontime:0.15sTotalvolume:21.28cm^3Partvolumetobefilled:2.89cm^3Totalprojectedarea:56.18cm^2Packing:Packingpressure(MPa)Time(s)1400140302成型工艺参数DESIGNSOLUTIONS原始方案:Z向变形0.31mmZ向变形量：0.49mm。0.18mm0.24mmZ向变形最主要原因是收缩不均匀。DESIGNSOLUTIONS优化方案：优化保压曲线其它条件没变。优化保压曲线：Packingpressure(MPa)Time(s)90090302Packingpressure(MPa)Time(s)1400140302DESIGNSOLUTIONS优化方案:Z向变形0.083mmZ向变形：0.49mm-0.153mm.0.07mm0.08mmDESIGNSOLUTIONS三、纤维取向不均匀引起的翘曲变形含纤维的复合材料由于具有高的强度、弹性模量、刚度以及抗蠕变性能好等优点，近年来得到了广泛的应用。Moldflow通过对含纤维材料的填充和保压过程进行模拟计算，能够可靠地预测纤维取向程度，预测纤维取向程度对翘曲变形的影响。当纤维取向不均匀引起产品较大的翘曲变形时，可通过优化浇口位置和产品结构，调整纤维的取向，减小变形量。DESIGNSOLUTIONS案例6:优化纤维取向该产品为螺旋叶片。主要问题是优化浇口位置，减小翘曲变形量。成型材料：BASF:UltramidB3GM35Q641GF15％（PA6）原始进浇方案，一点进浇DESIGNSOLUTIONS原始方案纤维取向在产品圆周上，纤维取向很不均匀。DESIGNSOLUTIONS原始方案翘曲结果产品最大变形量为2.25mm，圆周处变成椭圆。底部向上翘起。DESIGNSOLUTIONS优化进浇方案侧边一点进浇，改成中间三点进浇。流动非常平衡。DESIGNSOLUTIONS优化方案纤维取向在产品圆周上，纤维取向均匀一致。DESIGNSOLUTIONS优化方案翘曲结果产品最大变形量从2.25mm减少至1.4mm，圆周处和底部都没有变形。DESIGNSOLUTIONS四、角落效应引起的翘曲变形深盒状产品，在角落处，散热困难，导致热量集中，易引起较大的产品变形，称之为角落效应。当出现角落效应时，应加强角落处的冷却，常用挡板或喷泉等冷却装置，来加快角落处热量的散发。此区域热量集中CavityColdCoreHot引起产品翘曲变形DESIGNSOLUTIONS案例7:减小角落效应引起的翘曲变形该产品为汽车电器上的一个盖子。主要问题是翘曲变形量较大。产品尺寸：114.0×20.51×37.81mm基本壁厚：2.5mm成型材料：Luvocom1/GF/30/TF/15/BK(PA66)DESIGNSOLUTIONS原始方案产品靠近动模和定模区域温差，最大相差43°C。冷却系统DESIGNSOLUTIONS0.42mm0.12mm0.90mm原始方案翘曲结果变形最主要原因是角落效应。DESIGNSOLUTIONS优化方案在动模处增加一条冷却水路，加强角落处的冷却。产品靠近动模和定模区域最大温差，从43°C-4°C。冷却系统DESIGNSOLUTIONSDeflection:0.42mm-0.36mmDeflection:0.12-0.09mmDeflection:0.90-0.43mm优化方案翘曲结果DESIGNSOLUTIONS塑料件翘曲变形总结4、角落效应。解决方法：加强角落处冷却。塑料件的翘曲变形主要是由于产品结构、模具结构、成型材料和工艺参数的不合理引起的。所以针对Moldflow分析出来的翘曲变形，解决方法也是从这四个方面考虑。1、冷却不均匀。解决方法：优化冷却水路。2、收缩不均匀。解决方法：更改材料、产品结构、浇口数量和位置、保压曲线。3、纤维取向不均匀（含纤维材料）。解决方法：浇口数量和位置、产品结构。DESIGNSOLUTIONSQUESTIONS?