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注塑变形问题诊断徐昌煜CharlesHsu2010年4月20日于上海亚龙国际酒店半结晶塑料的收缩率较高，这些塑料因在平行和垂直于熔胶流动方向有着不同的收缩率，使得问题变得复杂。这问题又因工艺条件改变致使结晶度变化而更形复杂。如果塑料冷却得慢，结晶度和收缩率都会增加。Thesemi-crystallineplasticshashighermoldshrinkagefactors.Thesematerialshavetheadditionalproblemofdifferentshrinkagefactorsparalleltoandperpendiculartothedirectionofmeltflow.Thisproblemisfurthercompoundedbyvariationsinthedegreeofcrystallinitycausedbychangesinmoldingconditions.Ifthematerialiscooledslowly,therewillbeanincreaseincrystallinityandmoldshrinkage.收缩Shrinkage4.设备与仪器4.1注射成型机所选用的注射成型机的温度控制应满足材料所需的熔融温度范围；在其额定注射量的1/2~3/4范围内操作并能充满试样模具；需配置不同的螺杆以满足不同类型热塑性模塑成型的需要。4.2试样注射模具测量平行于料流方向的收缩率所用模具型腔尺寸12.7mmx127mmx3.2mm，端浇口尺寸为宽6.4mm，深3.2mm。4.2量具能测量试样和相应模腔尺寸的量具均可使用，精度为0.02mm。热塑性塑料注射成型收缩率的测定DeterminationofShrinkageforInjectionMouldingThermoplasticsGB/T15585-19957.结果表示7.1模塑收缩率(MS)按下式计算：L0–L1MS=---------------x100L0式中：MS–模塑收缩率，%；L0–模腔尺寸，mm；L1–试样尺寸，mm。7.2试验结果以5个试样的算术平均值表示。不同方向的收缩率应分别表示。热塑性塑料注射成型收缩率的测定DeterminationofShrinkageforInjectionMouldingThermoplasticsGB/T15585-1995PC,广东省东莞市,2005.1.5.2004年12月8日记录：陆经理：此一DesktopPC塑件，收缩率该用多少？郑经理：按照书上的数据：ABS收缩率的高值是0.6%，低值是0.4%，可用其平均值0.5%。林经理﹕此一DesktopPC塑件(厚度2.5mm)和TFTLCD显示器前框的尺寸(包括厚度)相近，材料都是ABS，根据本厂成型TFTLCD显示器前框的的经验，收缩率可以采用0.35%。对错：是郑经理对？还是林经理对？如果是某一位经理不对，那么他错在那里？收缩Shrinkage发表的收缩率，是以3.175mm(1/8吋)的壁厚为准。Thepublishedmoldshrinkagedataisbasedonamoldedpartwitha3.175mm(1/8inch)wallthickness.收缩Shrinkage冷却不均DifferentialCooling收缩不均DifferentialShrinkage取向效应OrientationEffects找出残余应力的主要原因FindtheMajorCauseofResidualStressC.Hsu:型腔表面方向不同区域的收缩不均。C.Hsu:流向和垂直流向的收缩不均。C.Hsu:型腔厚度方向不同分层的收缩与中心面不对称。如果主要原因是IftheMajorCauseis检查浇注系统为首Checkthefillingsystem,firstly：熔胶流动是否平衡?Isthemeltflowbalanced?流长/壁厚比是否太大?Istheflowlength/thicknessratiotoolarge?型腔厚度差异是否太大?Isthecavitythicknessvariationtoobig?检查冷却系统为次Checkthecoolingsystem,secondly：同侧(动模侧或定模侧)的冷却是否均衡?Isthecoolingonthesameside(coresideorcavityside)even?收缩不均DifferentialShrinkageC.Hsu:型腔表面方向不同区域的收缩不均。如果主要原因是IftheMajorCauseis检查冷却系统Checkthecoolingsystem：型腔厚度方向(或动定模之间)的冷却是否均衡?Isthecooling,alongthecavitythicknessdirection(orbetweenthecoreandcavitysides),even?冷却不均DifferentialCoolingC.Hsu:型腔厚度方向不同分层的收缩与中心面不对称。如果主要原因是IftheMajorCauseis检查浇注系统Checkthefillingsystem：熔胶是否是单一方向流?Isthemeltflowuni-directional?熔胶前沿在型腔中是否以常速推进？Doesthemeltfrontadvance,inthecavity,ataconstantspeed?取向效应OrientationEffectsC.Hsu:流向和垂直流向的收缩不均。以PA6-GF30为例,α2/α1=8.57/4.05=2.12Whereαisthermalexpansioncoefficient后机筒改善分析报告塑料信息公称壁厚:3mm注塑原料:PA6-GF30原料信息:manufacture:KINGFAtradename:PA6-G30N-103Moldsurfacetemperature:90°CMelttemperature:280°CMaximumshearstress:0.5MPaMaximumshearrate:60,0001/sViscosityPvT原始分析方案采用两板模、侧进胶(如图所示)由图可知，熔胶前沿并没有同时到达产品底面，流动不平衡。FillTime熔胶流动是否平衡?Isthemeltflowbalanced?Deflection，alleffects：Deflection产品的整体变形量为：0.6093mm~0.1709mm(变形放大10倍后的效果图)产品底面红圈处外胀，会在产品装配时出现松动现象。这与实际情况一致。ABA点外胀大约0.08mm；B点外胀大约0.09mm。Deflection,alleffects:ZcomponentZ方向变形量:0.3621mm~-0.3549mm(变形放大10倍后效果图)改进方案一在产品内部增加筋位以改善熔胶的流动(右图所示)，如左图所示，在相关部位增加壁厚，降低流阻，使得两侧熔胶流动平衡。Filltime:1.252s由充填效果图可知，在经过产品壁厚调整后，塑流流动较为平衡，熔胶前沿比较同时地到达底部开口缘。FillTime产品的整体变形量为：0.5279mm~0.1849mm(变形放大10倍后的效果图)由产品整体变形图可知，产品底面整体内缩，使得其与原方案相比有所改善。Deflection，alleffects：DeflectionAB由分析结果可知，A点内缩大约0.12mm，B点内缩大约0.13mm。(原始设计：A点外胀大约0.08mm；B点外胀大约0.09mm。))Z方向变形量：0.3001mm~-0.3102mm(变形放大10倍后效果图)Deflection,alleffects:Zcomponent在产品图示位置增加溢流井，以达到充填平衡的目的。改进方案二Filltime：1.160s由充填效果图可知，在增加溢流井后，达到了充填平衡的目的。FillTime产品的整体变形量为：0.7048mm~0.1763mm(变形放大10倍后的效果图)由产品整体变形图可知，产品底面整体内缩，使得其与原方案相比有所改善。最大变形处发生在溢流井的位置，如图所示。Deflection，alleffects：DeflectionAB由分析结果可知，A点内缩大约0.10mm，B点内缩大约0.08mm。(原始设计：A点外胀大约0.08mm；B点外胀大约0.09mm。)Z方向变形量:0.3361mm~-0.3261mm(变形放大10倍后效果图)Deflection,alleffects:Zcomponent方案参考数据原始方案改善方案一(增加导流槽)改善方案二(增加溢流井)最大改善注射时间1.154s1.252s1.160s整体变形0.6093mm~0.1709mm0.5279mm~0.1849mm0.7048mm~0.1763mmZ向变形0.3621mm~-0.3549mm0.3001mm~-0.3102mm0.3361mm~-0.3261mmA位置变形+0.07mm(外胀)-0.12mm(内缩)-0.10mm(内缩)270%B位置变形+0.10mm(外胀)-0.13mm(内缩)-0.08mm(内缩)230%X向变形0.4772mm~-0.3468mm0.4593mm~-0.3683mm0.4027mm~-0.3517mm设计变更后，流动较为平衡，使得产品侧壁由外胀变为内缩，变形有了明显的改善。建议尝试。比较后机筒后机筒，PA6-GF30，变形，2008.7.22.由前一个案例可以得到一个概念：模具型腔关键尺寸能够加工到加减几个μ(百万分之一米)不一定算得上精密模具，因为成型脱模后的塑料件的关键尺寸在定型后有可能变成加减几个mm(千分之一米)。所以：塑料注射成型模具要达到精密的要求，要点在于如何控制塑料的收缩和变形。精密塑料注射成型模具的要点电剪刀齿轮,PA6-GF30,一出四模,大的齿顶圆真圆度(最大直径-最小直径)：型腔1~8丝;成型品~15丝,转动时震动,发噪音,2009.4.13.电剪刀齿轮,PA6-GF30,一出四,大的齿顶圆真圆度(最大直径-最小直径)：型腔1~8丝;成型品~15丝,转动时震动,发噪音,2009.4.13.电剪刀齿轮,PA6-GF30,一出四模,大的齿顶圆真圆度(最大直径-最小直径)：型腔1~8丝;成型品~15丝,转动时震动,发噪音,2009.4.13.电剪刀齿轮,PA6-GF30,一出四模,大的齿顶圆真圆度(最大直径-最小直径)：型腔1~8丝;成型品~15丝,转动时震动,发噪音,2009.4.13.C.Hsu:1.浇口大小不一、2.浇口位置未优化、3.流动不平衡。将来浇口位置和直径优化后,应明示浇口直径公差和浇口位置公差。流动平衡FlowBalance就单型腔而言，流动平衡意味着熔胶前沿于同一时间抵达型腔各末端；就多型腔而言，流动平衡意味着熔胶前沿于同一时间抵达各型腔末端。同一型腔的浇口数目相同时，流动平衡的浇口设计所须的射压与锁模力最低。流动平衡的设计，熔胶的压力、温度以及体积收缩率分布均匀，质量均一。流动平衡是注塑产品和模具设计最重要的原则之一。几何平衡与流变平衡是达到充填平衡的必要条件。高速注射时，熔胶速率较大，流道的外围的剪切速率较大，摩擦生热较多，熔胶温度较高而黏度较低。兼顾几何平衡(geometricbalance)与流变平衡(rheologicalbalance)见下图，当熔胶进入次分流道2x(1+2+3)时，2支1号次分流道获得较多外围的热熔胶，2支3号次分流道获得较多中央的冷熔胶。热熔胶流淂快而多，冷熔胶流得慢而少，最终会导致靠近分流道内侧的型腔先充填满。112233电机风叶轮,PA6-GF45,震动,噪音兼顾几何平衡(geometricbalance)与流变平衡(rheologicalbalance)在这个产品中，采用6个浇口进胶(如左下图所示)，由于熔胶转折角度ABC，使得产生的熔胶温度高低为：浇口1浇口2浇口3，从而使得流变不平衡非常