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????????翹曲變形是指注塑制品的形狀發(fā)生畸變而翹曲不平，偏離了制件的形狀精度要求，它是注射模設計和注射生產(chǎn)中常見(jiàn)的較難解決的制品缺陷之一。

????????隨著(zhù)塑料工業(yè)的發(fā)展，特別是電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對塑料制品的外觀(guān)和使用性能要求越來(lái)越高。如筆記本及掌上電腦，扁薄手機等塑殼制件，翹曲變形程度已作為評定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一，越來(lái)越受到模具設計者的關(guān)注與重視。希望在設計階段預測出塑料件可能產(chǎn)生的翹曲原因，以便優(yōu)化設計，減小產(chǎn)品的翹曲變形，達到產(chǎn)品設計的精度要求。

????????1、翹曲變形產(chǎn)生的原因

????????翹曲變形是制品在注射工藝過(guò)程中，應力和收縮不均勻而產(chǎn)生的。脫模不良，冷卻不足，制件形狀和強度不宜，模具設計和工藝參數不佳等也使塑件發(fā)生曲變。

????????模溫不勻，塑件內部溫度不均勻。

????????塑件壁厚差異和冷卻不均勻，導致收縮的差異。

????????塑件厚向冷凝壓差和冷卻速差。

????????塑件頂出時(shí)溫度偏高或頂出受力不勻。

????????塑件形狀不當，具有彎曲或不對稱(chēng)的形狀。

????????模具精度不良，定位不可靠，致使塑件易翹曲變形。

????????進(jìn)料口位置不當，注射工藝參數不佳，使收縮方向性明顯，收縮不均勻。

????????流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向的分子鏈取向性差異，致使收縮率不同。

????????凸凹模壁厚向不對稱(chēng)冷卻，冷卻時(shí)間不足，脫模后冷卻不當。

????????2、模具結構對注塑件翹曲變形的影響

????????在模具設計方面，影響塑件翹曲變形的因素主要有三大系統，分別是澆注系統、冷卻系統與頂出系統等。

????????澆口的設計

????????注塑模澆口是整個(gè)澆注系統的關(guān)鍵部分，它的位置、形式和澆口的數量直接影響熔料在模具型腔內的填流狀態(tài)，導致塑料固化、收縮和內應力的異變。常用的澆口類(lèi)型有側澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、直澆口、扇形澆口以及薄膜型澆口等。

????????澆口位置的選擇應使塑料的流動(dòng)距離最短。流動(dòng)距離越長(cháng)，內部流動(dòng)層與外部?jì)鼋Y層之間的流動(dòng)差增加，這樣凍結層與中心流動(dòng)層之間流動(dòng)和補縮引起的內應力愈大，塑件變形也隨之增大;

????????反之，流動(dòng)距離越短，從澆口到制件流動(dòng)末端的流動(dòng)時(shí)間越短，充模時(shí)凍結層厚度減薄，內應力降低，翹曲變形也會(huì )因此減小。

????????如精密薄壁較大塑件，使用一個(gè)中心澆口或一個(gè)側澆口，因徑向收縮率大于周向收縮率，成型后的塑件會(huì )產(chǎn)生較大的扭曲變形;若改用多個(gè)點(diǎn)澆口或薄膜型澆口，則可有效地防止翹曲變形，因此設計時(shí)須進(jìn)行流動(dòng)比計算校核。

????????當采用點(diǎn)澆口成型時(shí)，同樣由于塑料收縮的異向性，澆口的位置、數量都對塑件的變形程度有很大的影響。

????????對扁平箱形塑件在不同澆口數目的分布試驗:采用15%玻璃纖維增強PA66，重量為1450g的塑件，沿四周壁流動(dòng)方向上設有許多加強肋。采用基本相同的工藝參數。澆口方式：(a)直澆口，(b)5~4個(gè)點(diǎn)澆口，(c)9~8個(gè)點(diǎn)澆口。試驗結果，按b設置澆口具有最好的效果，滿(mǎn)足設計要求。按c設計的澆口比直澆口還差,翹曲變形量超出設計要求3.6~5.2mm。

????????多澆口能使塑料的流動(dòng)比(L/t)縮短，從而使模內熔料密度和收縮更趨均勻。同時(shí)，塑件能在較小的注射壓力下充滿(mǎn)模腔，減少塑料的分子取向傾向，降低內應力，減少塑件的變形。

????????冷卻系統的設計

????????在注射過(guò)程中，塑件冷卻速度的不均勻也將形成塑件收縮的不均勻，這種收縮差別導致彎曲力矩的產(chǎn)生而使塑件發(fā)生翹曲。

????????如精密扁平狀較大塑殼件模具型腔、型芯的溫度相差過(guò)大，冷模腔面的熔體很快冷卻下來(lái)，而貼近熱模腔面的料層則會(huì )繼續收縮，收縮的不均勻將使塑件翹曲。因此，注塑模的冷卻系統設計應嚴格控制型芯、型腔的溫度平衡。

????????對精密扁平狀塑殼件，成型收縮率較大而易變形的材料，生產(chǎn)試驗表明，溫差不宜超過(guò) 5°~8°。

????????其次，還應考慮塑件各側溫度的一致，即保持型芯、型腔各處溫度均勻一致，使塑件各處的冷卻速度均衡，收縮均勻，有效防止變形的產(chǎn)生。冷卻系統的設計在理論計算的基礎上，應經(jīng)嚴格的工藝試模確定。因此，模具上冷卻水孔的設置至關(guān)重要。

????????管壁至型腔表面距離確定后，應盡可能使冷卻水孔之間的距離小，必要時(shí)采用疏密不均的排列形式，即料溫高處冷卻水孔排密一些，料溫低處冷卻水孔排稀疏一些，以維持冷卻速度基本相同。同時(shí)，由于冷卻介質(zhì)的溫度隨冷卻水道長(cháng)度的增加而上升，冷卻回路的水道長(cháng)度不宜過(guò)長(cháng)。

????????頂出機構的設計

????????頂出機構的設計也直接影響塑件的變形。如果頂出機構布置不平衡，造成頂出力的不均衡而使塑件變形。因此，在設計頂出機構時(shí)應力求與脫模阻力相平衡。頂桿的截面積不宜太小，以防塑件單位面積受力過(guò)大而產(chǎn)生變形。

????????頂桿的布置應盡量靠近脫模阻力大的部位。對于精密扁平狀塑殼件，應盡可能多設頂桿以減少塑件的變形，并采用頂桿脫模與推件板脫模相結合的復合脫模機構。

????????用軟質(zhì)塑料來(lái)生產(chǎn)大型深腔薄壁的塑件時(shí)，由于脫模阻力較大，而材料又較軟，如果完全采用機械式頂出方式，將使塑件產(chǎn)生變形，若改用多元件聯(lián)合或氣(液)壓與機械式頂出相結合的方式效果會(huì )更好。

????????3、充模冷卻與翹曲變形

????????熔融的塑料在注射壓力的作用下，充入模具型腔并在型腔內冷卻、凝固。在這個(gè)過(guò)程中，溫度、壓力、速度三者相互耦合作用，對塑件的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

????????較高的壓力和流速會(huì )產(chǎn)生高剪切應力，引起平行于流動(dòng)方向和垂直于流動(dòng)方向的分子取向的差異，形成塑件較大的內應力。溫度對翹曲變形的影響主要體現在以下幾個(gè)方面：

????????塑件內外表面溫差會(huì )引起熱應力和熱變形;

????????塑件不同區域之間的溫度差引起不均勻收縮;

????????不同的溫度狀態(tài)會(huì )影響塑料件的收縮率。

????????因此，嚴格控制適宜的注射工藝參數是減少翹曲變形的重要手段。

????????4、制件收縮與翹曲變形

????????注塑件翹曲變形的直接原因在于塑件的不均勻收縮。對翹曲變形分析而言，收縮本身并不重要，重要的是收縮的差異。在注塑成型過(guò)程中，熔料在注射充模階段由于聚合物分子沿流動(dòng)方向的排列使塑料在流動(dòng)方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大，而使注塑件產(chǎn)生翹曲變形。

????????一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮才會(huì )引起翹曲變形。結晶型塑料在流動(dòng)方向與垂直方向上的收縮率之差較非結晶型塑料大，而且其收縮率也較非結晶型塑料大。因此，結晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結晶型塑料大得多。

????????5、殘余熱應力與翹曲變形

????????在注射成型過(guò)程中，殘余熱應力是引起翹曲變形的一個(gè)重要因素，由于殘余熱應力對制件翹曲變形的影響非常復雜，模具設計通常借助注塑CAE軟件進(jìn)行分析和預測。

????????6、總結

????????影響精密扁薄形塑料制件翹曲變形的因素有很多，模具的結構、塑料材料的熱物理性能以及注射成型過(guò)程的工藝參數均對制件的翹曲變形有不同程度的影響。因此，對制件翹曲變形機理的試驗研究必須突出重點(diǎn)綜合考慮諸多的因素。