塑料件翘曲原因和解决方案

原始方案
这是初始产品设计，中间厚度 1.7mm，侧壁厚度3.0mm。
DESIGN SOLUTIONS
此方案中，其X方向变形 量为1.83mm，明显超标。
优化方案
侧壁厚度：3mm->2.5mm
DESIGN SOLUTIONS
优化方案中,翘曲变形量由1.83mm 减小至0.67mm,符合要求。
案例3:更改成型材料
变形最主要原因是角落效应。
优化方案
冷却系统
在动模处增加一条冷却水 路，加强角落处的冷却。
DESIGN SOLUTIONS
产品靠近动模和定模区域最大温差，
从43°C->4°C。
0.2500 MPa
PVT Plot
Viscosity Plot
DESIGN SOLUTIONS
优化方案：Z向变形
0.17mm
0.16mm
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4:优化浇口位置
DESIGN SOLUTIONS
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
DESIGN SOLUTIONS
优化方案
冷却系统
D10mm
20mm
DESIGN SOLUTIONS
动定模温差：20°C->10°C
优化方案
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。
DESIGN SOLUTIONS
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.
8. maximum melt temperature 230 deg.C
9. maximum melt temperature
5 deg.C
10. maximum melt temperature 60 deg.C
11. maximum shear rate
100000 1/s
12. maximum shear stress
1mm
1mm
1mm
1mm
1mm
Z向最大变形约2mm。
DESIGN SOLUTIONS
优化方案：材料特性
PP RR93 : Samsung
1. melt density
0.84281 g/cu.cm
2. solid density
1.0006 g/cu.cm
3. ejection temperature
Packing :
Packing pressure (MPa) 140 140 0
Time (s) 0 3 2
原始方案: Z向变形
0.24mm 0.18mm
0.31mm Z向变形量： 0.49mm。
DESIGN SOLUTIONS
Z向变形最主要原因是收缩不均匀。
优化方案：优化保压曲线
优化保压曲线：
0.7751 g/cu.cm 0.9289 g/cu.cm 93 deg.C 50 deg.C 230 deg.C 320 deg.C
7. minimum melt temperature 8. maximum melt temperature 9. maximum melt temperature 10. maximum melt temperature
W
b
b
D
a
D
a
NON-UNIFORM HEAT REMOVAL Large spacing a + small spacing b + large channel diameter D
DESIGN SOLUTIONS
LARGELY UNIFORM HEAT REMOVAL
1. Part thickness W Channel diameter D
3、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。
4、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。
DESIGN SOLUTIONS
Moldflow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。
11. maximum shear rate
12. maximum shear stress
200 deg.C 280 deg.C 20 deg.C 80 deg.C
24000 1/s 0.2600 MPa
PVT Plot
Viscosity Plot
DESIGN SOLUTIONS
原始方案：Z向变形
优化方案
外圈四点潜伏式进浇
DESIGN SOLUTIONS
X方向属于自然内缩
优化方案
0.06mm 0.03mm 0.09mm
0.14mm
0.15mm
0.25mm
0.15mm
Y向最大变形：0.44mm->0.09mm
Z向最大变形：0.4mm->0.25mm
DESIGN SOLUTIONS
案例5:优化保压曲线
基本壁厚：2.5mm 成型材料： PC+ABS Bayblend T65 Bayer
原始方案
0.1mm
0.1mm
中间三点潜伏式进浇
DESIGN SOLUTIONS
X向最大变形：0.1mm
原始方案
0.1mm 0.44mm
0.4mm
Y向最大变形：0.44mm
DESIGN SOLUTIONS
Z向最大变形：0.4mm
DESIGN SOLUTIONS
案例2:优化产品结构
DESIGN SOLUTIONS
产品信息: 1、该产百度文库为冰箱温控板。 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
0.083mm Z向变形： 0.49mm->0.153mm.
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。
119 deg.C
4. recommend mold temperature
33 deg.C
5. recommend melt temperature
210 deg.C
6. absolute maximum melt temperature 270 deg.C
7. minimum melt temperature 190 deg.C
DESIGN SOLUTIONS
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
Tensile Stress
Cold Side
当由于冷却不均匀引起产品翘曲变形时，通过优化冷却水 路，使产品获得均匀的冷却。下图是冷却水路设计的一般准则。
DESIGN SOLUTIONS
原始方案纤维取向
DESIGN SOLUTIONS
在产品圆周上，纤维 取向很不均匀。
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
DESIGN SOLUTIONS
侧边一点进浇，改成中间三点进浇。流动非常平衡。
材料: Lexan 500 (PC+10%GF), GE plastic (USA) 产品尺寸: 207.8╳29.5╳47.8mm
基本壁厚：1.9mm
原始方案
冷却系统
D10mm
37mm
DESIGN SOLUTIONS
动定模温差相差20°C
原始方案
产品Y方向上变形量: 0.98mm。变形主要原因是冷却不均匀。
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：产品各处收缩不一致，会引起翘曲变形。
3、 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：深盒状产品，由于角落处热量集中，收缩较大，带来弯曲 变形。
优化方案纤维取向
DESIGN SOLUTIONS
在产品圆周上，纤维 取向均匀一致。
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
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。
Cavity Cold
Core Hot
此区域热量集中
引起产品翘曲变形
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。
DESIGN SOLUTIONS
案例7:减小角落效应引起的翘曲变形
DESIGN SOLUTIONS
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)
原始方案
冷却系统
DESIGN SOLUTIONS
产品靠近动模和定模区域温差，最大
相差43°C。
原始方案翘曲结果
0.12mm
0.42mm
0.90mm
DESIGN SOLUTIONS
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6:优化纤维取向
原始进浇方案，一点进浇
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）
< 2mm
8mm-10mm
< 4mm
10mm-12mm
< 6mm
12mm-15mm
2. Spacing b = 2-3 X channel diameter D
3. Spacing a = max 3 X channel diameter D
案例1:优化冷却水路
DESIGN SOLUTIONS
此产品为自动售货机的一块盖板。 主要问题：因为冷却不均匀，引起较大的翘曲变形。
Packing pressure (MPa) 140 140 0
Time (s) 0 3 2
Packing pressure (MPa) 90 90 0
Time (s) 0 3 2
其它条件没变。
DESIGN SOLUTIONS
优化方案: Z向变形
0.08mm 0.07mm
DESIGN SOLUTIONS
塑料件翘曲原因和解决方案
CAD-IT
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、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。
2、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
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
原始方案
流道和冷却系统
DESIGN SOLUTIONS
成型工艺参数
Filling :
DESIGN SOLUTIONS
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
原始方案：材料特性
PP Lupol TE-5007B : LG Chemical
1. melt density 2. solid density 3. ejection temperature 4. recommend mold temperature 5. recommend melt temperature 6. absolute maximum melt temperature
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