【原创】塑件的翘曲变形影响因素

亦好

塑件的翘曲变形在精密成型中对质量要求很高，这是注塑工艺成型常见的缺陷之一。它主要产生的原因是:外部因素模具设计和产品设计时存在缺陷以及内部因素注塑条件产生的应力。当产品是均匀收缩只会尺寸变小，产品不均匀收缩时就会发生翘曲变形。

塑件的翘曲变形与模具设计、产品结构、材料选择、成型条件息息相关，很多的时候只从工艺条件往往无法做出改变，只有深入了解是什么原因所导致的翘曲变形，才能排除困难解决问题，如果想要产品完全平行和垂直，调试的时候不仅是一个复杂繁琐的过程同时也需要多次测量进行验证。

一：模具设计方面

1.浇注系统：

对于平行度和垂直度要求严格的精密塑件，产品的浇口位置和浇口数量都会与翘曲变形有关联，不同的浇口类型和不同的浇口尺寸都会对成型质量有不同影响。

a．浇口数量的多少可以分散内应力集中，但是浇口过多会产生格外的熔接痕，影响产品外观和强度。浇口尺寸的大小影响产品的填充速率，大浇口会产生负面的保压时间造成内应力增加；小浇口会使填充速率下降导致产品缺胶。浇口位置的排列应分析溶体流动长的产品和壁厚的产品，进行合理选择。溶体的流动距离越长，所产生的剪切应力越大，也就是说最后填充的位置剪切应力最大，严重时会发生应力开裂。

2. 冷却系统：

对于产品壁厚差异较大时，模具型腔冷却不均匀，就会产生翘曲变形。在模具设计时应避免设计不当，导致所产生的冷却速率不均匀。冷却水路应注意设置在产品热量集中的部位，从而保证型腔内各个位置冷却均匀。

3.顶出系统：

产品在开模顶出时，如果顶出时受力不均匀和脱模斜度角度小，会使产品形状发生变形，严重时还会留有顶针印或者顶穿产品，合理分布模具顶杆位置和顶针数量，使之顶出时受力均匀。

4.产品壁厚：

在产品壁厚方面，壁厚均匀厚度不宜过大，壁厚越大收缩也就越大，也就越容易发生翘曲变形，壁厚不均匀，产品也会随之导致各个部位的冷却速率和结晶速率不同。在壁厚不均的时候可以使用加强筋取代壁厚的位置，壁厚的位置和壁薄的位置可以做斜度进行过度。

产品在注射入模具型腔时，为了防止产品因为遇冷向模芯缩水，而导致产品脱模产生的阻力过大无法正常取出时，可对于脱模不好的部位进行抛光处理和增加两侧斜度以便于取出。







案例一:四方形盒子，四边收缩变形。

原因分析：产品四周壁太薄和没有支撑点，造成向内收缩变形或向外收缩变形,与工艺条件的关系不是很大。

解决措施:在产品尺寸可以变更的情况下，可以增加壁厚，对模芯或模腔进行加工削减，在工艺条件方面增加冷却时间使产品硬化定型，也可以制作治具对变形进行校正固型。

5.材料的选择：

基本选择材料的经济成本和外观质量是否达到要求，材料在环境因素下是否会导致产品翘曲变形，还需考虑材料的弯伸强度和拉伸强度，热膨胀系数以及成型初期和成型和成型后期的收缩率变化。

二：工艺参数方面

1.模具温度：

当熔体冲入模具型腔时由于热的传导而散失热量，熔体会遇冷凝固，所以对于结构复杂或大型的产品，通常都采用高模温进行充模，目的就是消减由注塑条件所产生的应力，还有利于调试产品变形和缩水。但是模温高会产生过多的油污，精度差的模具易产生毛边。

当动静模温度相差很大时，会造成卡死、不开模的情况。模温越高，收缩越大，变形越大。产品的里、外表面温差会引起热应力和热变形，模具的不同区域温度不一致会导致产品不均匀的收缩而发生翘曲变形。








图例二:薄壁面产品收缩变形

原因分析：冷却速率不同，冷的一面先冷却定型，热的一面缓慢冷却，两个面的作用力不同，热的一面会拉向冷的一面，从而发生翘曲变形。

解决措施：通过模温控制进行校正垂直度，可以增加前模的温度或降低后模温度，能对翘曲变形产生作用，也有可能是熔体注射太饱造成的翘曲变形。

2.熔体温度：

溶体温度低是不益于产品成型的，溶体的粘度降低会加剧溶体冷却速率，导致溶料塑化不良，增加工艺难度；溶体温度高有益于成型可以降低溶体的粘度，取向应力减小，但不能过高造成热降解。

3.注射压力：

注射压力是克服阻力的存在。在注塑成型时，应选择合适的注射压力，选择的标准是添加速度对充模位置没有作用增加注射压力。

注射压力大，会增加溶体充模时的剪切应力，产生较大的残余应力，所以注射压力越小越好，也是对模具和设备的保护，但是注射压力过小会使溶体填充困难。

4.保压时间：

保压时间对产品的尺寸和弹性变形的效果很大，溶体从螺杆注射入模具型腔时会遇冷收缩，保压的作用是弥补由注射时所剩下的空间。

保压时间在保证产品表面不出现缩坑等质量问题，尽可能的降低保压，过大的保压会增加溶体作用在模具型腔和产品上产生内应力。







案列三：长条类塑件翘曲变形

原因分析：长条类产品的很容易产生变形，工艺设置的因素含有很大的干涉因素，如上图所示向外翘是错误的，一定会发生装配不良；我们需要的是向内拱，在产品硬化后，内应力拉伸成垂直的方向。在工艺上主要是通过第一段保压时间控制变形和第二段保压压力控制进胶量，保压时间用于定形。

解决措施：可适当降低后模温度，通过控制保压时间与保压压力来控制变形角度和变形方向。

5.保压压力：

保压压力过大造成产品过多的内应力，造成产品应力开裂和毛边，保压压力过小会导致产品缩水，保压的压力控制着进料多少。

对产品的缩水和变形的作用效果很大，主要是起到弥补由注射填充时剩下的模具型腔空间的作用。

6.注射速度：

宜采用多段注射速度:慢-快-慢。注塑速度快，可以维持溶体热量，粘度也会降低，能流动更远的位置，但是注射速度过快，会导致柱型腔内的气体排不出去。

7.注射位置：

在正常的工艺参数情况下，注射位置是填充至产品的90％后转保压，对产品的收缩率与翘曲变形不是没有关联，非常规情况下，可能是在参数调试不当，产品由于进料过多而发生翘曲变形。

8.冷却时间：

冷却时间不足，在产品脱模时，顶针产生的推力作用在没有冷固的表面，导致产品变形。冷却时间太长，热溶体的注射入冷的模腔，溶体遇冷收缩包住模芯，造成脱模力增大。








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