塑料件翘曲原因及解决方法.pdf

CAD IT Jason 塑料件翘曲原因及解决方法塑料件翘曲原因及解决方法 DESIGN SOLUTIONS 翘曲产生的原因翘曲产生的原因 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 模具结构模具结构 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 2 产品结构产品结构 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 3 生产工艺生产工艺 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 4 塑胶材料塑胶材料 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 DESIGN SOLUTIONS Moldflow预测产品的翘曲变形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 DESIGN SOLUTIONS 一 冷却不均匀引起的翘曲变形一 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 Hot Side Cold Side Tensile Stress a b a b W DD NON UNIFORM HEAT REMOVALLARGELY UNIFORM HEAT REMOVAL Large spacing small spacing large channel diameter 1 Part thickness 2mm 4mm 10 C DESIGN SOLUTIONS 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 优化方案优化方案 DESIGN SOLUTIONS 二 收缩不均匀引起的翘曲变形二 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 DESIGN SOLUTIONS 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 PA 764 B ABS Chi Mei Corporation 案例案例2 优化产品结构优化产品结构 DESIGN SOLUTIONS 原始方案原始方案 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 DESIGN SOLUTIONS 优化方案优化方案 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 DESIGN SOLUTIONS 案例案例3 更改成型材料 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 5mm DESIGN SOLUTIONS 1 melt density0 7751 g cu cm 2 solid density0 9289 g cu cm 3 ejection temperature93 deg C 4 recommend mold temperature 50deg C 5 recommend melt temperature 230 deg C 6 absolute maximum melt temperature 320 deg C 7 minimum melt temperature200 deg C 8 maximum melt temperature 280 deg C 9 maximum melt temperature20 deg C 10 maximum melt temperature80 deg C 11 maximum shear rate 24000 1 s 12 maximum shear stress0 2600 MPa 原始方案 材料特性原始方案 材料特性 PVT Plot Viscosity Plot PPPP LupolLupol TETE 5007B LG Chemical5007B LG Chemical DESIGN SOLUTIONS 原始方案 原始方案 Z向变形向变形 Z向最大变形约2mm 1mm 1mm 1mm 1mm 1mm DESIGN SOLUTIONS 1 melt density0 84281 g cu cm 2 solid density1 0006 g cu cm 3 ejection temperature119deg C 4 recommend mold temperature 33deg C 5 recommend melt temperature 210 deg C 6 absolute maximum melt temperature 270 deg C 7 minimum melt temperature190 deg C 8 maximum melt temperature 230 deg C 9 maximum melt temperature5 deg C 10 maximum melt temperature60 deg C 11 maximum shear rate 1000001 s 12 maximum shear stress0 2500 MPa 优化方案 材料特性优化方案 材料特性 PPPPRR93RR93 SamsungSamsung PVT Plot Viscosity Plot DESIGN SOLUTIONS 优化方案 优化方案 Z向变形向变形 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 DESIGN SOLUTIONS 案例案例4 优化浇口位置 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 ABS Bayblend T65 Bayer DESIGN SOLUTIONS 中间三点潜伏式进浇 原始方案原始方案 0 1mm 0 1mm X向最大变形 0 1mm DESIGN SOLUTIONS 0 1mm 0 44mm 原始方案原始方案 0 4mm Y向最大变形 0 44mm Z向最大变形 0 4mm DESIGN SOLUTIONS 优化方案优化方案 外圈四点潜伏式进浇 X方向属于自然内缩 DESIGN SOLUTIONS 0 06mm 0 09mm 0 03mm 优化方案优化方案 0 14mm 0 15mm 0 25mm 0 15mm Y向最大变形 0 44mm 0 09mmZ向最大变形 0 4mm 0 25mm DESIGN SOLUTIONS 案例案例5 优化保压曲线 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 PC Panlite MN 3700 Teijin Chemicals DESIGN SOLUTIONS 原始方案原始方案 流道和冷却系统 Filling Mold temperature 70 00 deg C Melt temperature 290 00 deg C Injection time 0 15 s Total volume 21 28 cm 3 Part volume to be filled 2 89 cm 3 Total projected area 56 18 cm 2 Packing Packing pressure MPa Time s 1400 1403 02 成型工艺参数 DESIGN SOLUTIONS 原始方案 原始方案 Z向变形向变形 0 31mm Z向变形量 0 49mm 0 18mm 0 24mm Z向变形最主要原因是收缩不均匀 DESIGN SOLUTIONS 优化方案 优化保压曲线优化方案 优化保压曲线 其它条件没变 优化保压曲线 Packing pressure MPa Time s 900 903 02 Packing pressure MPa Time s 1400 1403 02 DESIGN SOLUTIONS 优化方案 优化方案 Z向变形向变形 0 083mm Z向变形 0 49mm 0 153mm 0 07mm 0 08mm DESIGN SOLUTIONS 三 纤维取向不均匀引起的翘曲变形三 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 DESIGN SOLUTIONS 案例案例6 优化纤维取向 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 Ultramid B3GM35 Q641 GF15 PA6 原始进浇方案 一点进浇 DESIGN SOLUTIONS 原始方案纤维取向原始方案纤维取向 在产品圆周上 纤维 取向很不均匀 DESIGN SOLUTIONS 原始方案翘曲结果原始方案翘曲结果 产品最大变形量为2 25mm 圆周处变成椭圆 底部向上翘起 DESIGN SOLUTIONS 优化进浇方案优化进浇方案 侧边一点进浇 改成中间三点进浇 流动非常平衡 DESIGN SOLUTIONS 优化方案纤维取向优化方案纤维取向 在产品圆周上 纤维 取向均匀一致 DESIGN SOLUTIONS 优化方案翘曲结果优化方案翘曲结果 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 DESIGN SOLUTIONS 四 角落效应引起的翘曲变形四 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 Cavity Cold Core Hot 引起产品翘曲变形 DESIGN SOLUTIONS 案例案例7 减小角落效应引起的翘曲变形 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 Luvocom 1 GF 30 TF 15 BK PA66 DESIGN SOLUTIONS 原始方案原始方案 产品靠近动模和定模区域温差 最大 相差43 C 冷却系统 DESIGN SOLUTIONS 0 42mm 0 12mm 0 90mm 原始方案翘曲结果原始方案翘曲结果 变形最主要原因是角落效应 DESIGN SOLUTIONS 优化方案优化方案 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 DESIGN SOLUTIONS Deflection 0 42mm 0 36mm Deflection 0 12 0 09mm Deflection 0 90 0 43mm 优化方案翘曲结果优化方案翘曲结果 DESIGN SOL