注塑件变形分析及矫正方法.doc

注塑件变形分析及矫正方法陶永亮（重庆川仪工程塑料有限公司400712）摘要：注塑件产生翘曲变形情况难以避免，可以从模具或材料物性上进行整改，减少变形。本文结合实际几个例子阐述影响塑件翘曲变形的因素，并加以分析，提出了塑件矫正的方法，弥补了工艺上不足之处，在实际操作中得到证明可行，有一定的借鉴价值。 关键词：注塑；变形；分析；矫正Molded plastic deformation analysis and correction methodTaoYongLiang（Chongqing chuanyi engineering plastic Co., LTD 40071）Abstract：Plastics parts produced warping deformation condition cant avoid, Can from the mold or material property and reform, Reduce thedeformation. This paper based on the actual example expounds several influence factors of plastics warping deformation, And analyzed, Put forward the method of plastic parts correction, To make up for the deficiency technology, In the actual operation experiments and feasible, Have certain reference value.Keywords：injection；deformation；analysis；correction；1前言会出现一些的变形，需要用矫正的方法进行处理，弥补在成型中各种因素不足 之处，本文就对注塑中影响塑件翘曲变 形的因素加以分析，并介绍一些产品矫 正方法供大家分享。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PE材料 制作的周转箱，外形尺寸长X宽X高为440X295X114(mm)，只使用一个中心浇 口，加上产品结构等的原因，成型后塑 件会产生变形，两个正长面向内收缩， 底部由顶出杆原因，出模向上拱高(如a 图)；若光靠在模具里延长冷却时间难翘曲变形是指注塑件的形状偏离了模具型腔的基本形状，它是塑料制品常 见的缺陷之一1，也是塑件生产中不可 避免的问题。随着人们对塑件外观和使 用性能要求越来越高，翘曲变形程度常 作为评定产品质量的重要指标之一，使 较多的模具设计者的关注与重视，力争 从模具在设计阶段预测出塑料件可能产 生翘曲的原因，以预防方式加以优化设 计，从而提高注塑生产的效率和质量，2注塑件翘曲变形的影响分析与矫正2.1模具浇注系统的影响与矫正注塑模具浇口的位置、形式和浇口（a）(b)( c) 图1：周转箱翘曲变形矫正方法(a)(b)(c) 图2：线圈骨架翘曲变形矫正方法a,包装盒底产品底部变形b,包装盒底产品底部变形矫正图3：包装盒底产品底部变形矫正方法次类推，在木板夹上冷却定型后，撤除木板夹将骨架放在水里继续冷却四小时 后，晾干修剪飞边可不要做调湿处理， 这样的方法较好地有效地防止和矫正了 骨架塑件的翘曲变形(如c图)；冷却时间 从过去的40秒降到现在的25秒，减少了 在模具里冷却定型时间，延长了在木板 夹上是冷却矫正变形时间。骨架在成型塑件时所用的模具模架 和活动滑块有一定的温差，贴近模架的 模腔面的熔体很快冷却下来，而贴近滑 块模腔面的料冷却稍慢些，收缩的不均 匀将使塑件翘曲。2. 3模具顶出系统的影响与矫两个正长面向内收缩中间，方框木架稍比箱口宽度大5-8mm，定型时，让变形 边向外定型点，即便撤除木架后有些回 弹，也是在控制范围之内的，中间放一 块尽10kg重铁块压拱搞面（如b图）； 每次做塑件时，放四件作为一个矫正周 期，依次类推，较好地有效地防止和矫 正了塑件的翘曲变形(如c图)；冷却时间 从过去的95秒降到现在的55秒，提高了 效率。2. 2，模具冷却系统的影响与矫正 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 发生翘曲变形。图2为PA66增强材料制 作的线圈骨架，用中心浇口两边进料， 产品因用量较小，模具滑块部分采用机 外脱模，（即成型后将滑块和塑件一起取出模外，瓣开滑块，取出塑件），滑块上无法作加热（冷却）水道，只有靠 模板上作加热（冷却）水道，骨架产品 结构上两边片子比较长的原因，成型后 的塑件会产生扭曲变形，两个片子面向 内收缩比较大，有时还伴有翘曲，出模 后变形(如a图)；过去靠在模具里延长 冷却时间解决变形问题，效果不理想。 根据塑件变形情况，我们做了一个木板 夹，像滑块一样的两件，中间挖去圆柱 25位置，放在两个片子的中间，木板 架厚度稍比骨架开档宽度大1-2mm， 定型时，让变形边向外定型点，即便 撤除木板夹后有些回弹，也是在控制 范围之内的（如b图）；由于产品只有 75X15mm，中间圆柱25，两边片厚1.4，可以作木板夹6-8件，每次做塑 件时，放6-8件作为一个矫正周期，依正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。对薄壁件脱模也是一种特别 情况。包装盒底用PP透明料制作，外形尺 寸170X1024(mm)，全部壁厚1.0mm， 使用一个中心点浇口，属于软质塑料来 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，模具虽然采用气压中间顶与周 圆上6-12顶出杆和卸料板相结合的 三种方式顶出，但产品顶出后底部还是 有冒高变形的情况，产品脱模后趁热用 铁块压在冒高部分，较好的矫正了顶出 变形。一般压重2-3kg，周期为45 模为宜。2.4，充模及冷却阶段对制品翘曲变形的影响与矫正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。在这图4：汽车后灯配光镜产品示意图图5：塑件变形测量示意图a,置物箱正面b,置物箱反面个过程中，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”，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)塑件两表面温差 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。7135后灯B配光镜（如图4所示） 中间各有一个（红，白）嵌件，形成两 次注塑成型。装配时应用热板热封法， 配光镜光滑面靠上工装有四个橡胶小皮 碗吸附住，灯体（PC+ABS）材料制作由 气动固定在下工装里，中间是一块热板400。工作时上工装吸住配光镜，中 间热板，下工装固定灯体将在对应位置 上加热加压一定时间后，配光镜和灯体 热熔面（条状）被熔化，中间热板迅速 离开，上下工装合拢热合配光镜和灯体 在一定时间，压力下完成热封，保证气 密性，完成了配光镜和灯体装配。还进 行退火处理（75，一小时）和气密检 查。配光镜注塑后由于结构原因和模具 等引起收缩变形，塑件变拱高了（如图5所示），小皮碗吸附不住，吸不到配 光镜面上往下掉（皮碗接触不好，吸附 力小了）不能装配，用户埋怨多。分 析后，配光镜中有一个（红，白）嵌 件在成型中没有发生塑化过程和变形过 程，而发生塑化部分的大红料部分有了 变形的情况，属于两种温度状态的塑料 在一起导致变形的原因之一。经过许多 实验，采用了外压的办法来矫正配光镜 的变形。方法很简单，在产品出模后用 手对着嵌件压一下，再用6-10kg的铁 块压在产品的嵌件上面，一般压5-6模 后（5-6分钟），基本上能把高度压在图6：置物箱产品示意图13mm以下，并在生产过程中加以控制和测量，对做出的塑件拱高17.5mm进 行矫正整形，塑件放了一定时间后， 也有一些回弹现象，没有超过了14mm 高，满足了装配需要。后来，采用用两 台模温机分别控制动、定模，定模温度 比动模温度高出20-25，产品出模 后顺着定模方向变形，既向温度高的方 面变形。定模温度控制在90。解决产 品出模后拱高的问题2。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。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。结晶2.5注塑制品的收缩对翘曲变形的影响与矫正注塑制品翘曲变形的直接原因在于 塑件的不均匀收缩。如果在模具设计阶图7：定型框架定型示意图图8：塑料块定型示意图a，无定型块支撑变形情况b，用定型块支撑情况图9：电池槽变形与矫正示意图塑件全长为9702mm，宽度为150mm，形状呈不很规则的长形物，塑件的壁厚 均为3mm，单边壁薄不低于2.5mm。使 用PP改性增强型材料（有玻璃纤维和滑 石粉等混合），颜色按用户要求提供色 板进行配色，一般有深灰色和褐黄色。 其塑件形状如图6所示。置物箱长度近一米，塑件形状不规 则，塑件设计中没有类似一根支撑筋（加强筋）等，塑件出模后放置时间长 了，难免造成塑件会向内收缩的情况。 为了控制塑件的变形，作了两种专门定 型框架，固定在置物箱的中间，如图7 所示。定型周期为四小时以上到一天的 时间，现场做了一些安放产品的木架和 较多定型框架，定型后取出框架，在容 易变形的地方（厚度变化比较大） 防 止两件塑料件，尺寸厚度与置物箱中槽 宽尺寸基本一样，如图8所示。在装箱 时塑件中间互相扣好，减少以后的变 形。通过这样多的方法控制变形，比较 好的解决了置物箱变形的问题4。汽车蓄电池槽（下简称电池槽）用 料是聚丙烯(PP)，属于结晶型材料，电 池槽有六个单体室构成的，槽室之间为 中间隔，槽体为深腔，薄壁产品，脱 模斜度较小。蓄电池装配中槽与盖的 热封配合要求较严，槽口对中平整性 好，（即五个中间隔与四周在一个平面 上）。成型中对电池槽的要求是各个筋 格要平直，上下口不准有弯曲，五个中 间隔厚度要均匀一致，槽不能有较大收 缩变形，可见电池槽注塑有一定的难 度。如果产品出模后不进行定型处理的 放两三天后，两端会严重的向内收缩变 形如图所示，甚至中间干格在内应力作 用下会变形。电池槽出模后立即用六件 定型块作矫正定型处理后72小时后，产 品变形很小，但是聚丙烯的后收缩变形 时间很长的，近半年之久5，因此，有 时将定型块放在产品里一起出厂，为了减少后变形的缘故，如图9所示。3结论影响注塑件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。对 翘曲变形矫正的研究也是很重要的，有 的翘曲变形可以通过改进模具，改变材 料物性进行改进；有的翘曲变形可以对 加工的塑件进行矫正也可以得到改进， 不必要去花精力做改进。作塑件翘曲变 形矫正的研究是采用抵抗翘曲变形的手 段，有的产品作矫正使也可以在加温情 况下去完成。总之，塑件翘曲变形采用 矫正方法，应结合实际，对降低产品成 本，提高产品合格率有着重要作用。参考文献1张甲敏.注塑技术及典型工艺实例M. 北京：化学工业出版社.2010.7；89-912陶永亮.模温机在注射成型中的应用初识D.山的泰安：2010中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集；313-3153钟志雄.塑料注射成型技术（修订本）M.广州：广东科技出版社.2006,2；257-2584 陶永亮.基于正交试验法置物箱成型工艺的优化研究D.浙江桐乡：2011中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集；175-1765钟志雄.塑料注射成型技术（修订本）M.广州：广东科技出版社.2006,2；263型塑料（如PP）熔点温度范围狭小，一旦进入冷的型腔，很快便会凝固下来， 使塑件产生应力作用的翘