薄壁光盘片架注射成型应力翘曲的数值模拟与分析.pdf

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1、42工程塑料应用2011年，第39卷，第9期薄壁光盘片架注射成型应力翘曲的数值模拟与分析周建华(江南大学机械工程学院，无锡214122)摘要分析了注射成型过程中影响薄壁制品应力翘曲的因素，给出了注射成型时制品翘曲变形的数学模型及其求解方法。利用数值模拟的方法，模拟出光盘片架注塑过程中的不同模具设计和工艺条件对其翘曲变形程度的影响。根据模拟结果，分析出在原材料和制品结构确定的情况下，流动不平衡和冷却不均衡是影响薄壁光盘片架应力翘曲的主要因素，提出了解决应力翘曲的方法。关键词应力翘曲数值模拟注射成型薄壁制品以注射成型为基础的塑料制品已经成

2、为国民经变化，可以通过设置收缩率加以补偿，只有不均匀收济持续繁荣的重要支柱产业之一，塑料制品被广泛缩才会引起翘曲变形J。影响薄壁注塑制品翘曲应用于日常生活、交通工具、航空航天、信息通讯等变形的因素较多，概括起来主要有：注塑制品本身的众多行业，“以塑代钢”是实现制品轻量化、生产装结构、成型制品所采用的原材料性能、注塑生产时所配高效化的重要手段。保证注塑制品在注射成型时采用的成型工艺参数及注射成型的模具结构。以上的尺寸精度，是实现“生产装配高效化”的重要前4点，任何一项不符合成型工艺要求，都可能使生产提；合理地减小塑料制品壁厚，是实现塑料

3、制品轻量出的注塑制品产生翘曲变形。其中，注塑制品本身化、微型化和结构复杂化的主要方法。如何提高薄的结构和原材料是产品设计时就确定的，在实际生壁注塑制品的尺寸精度，在注射成型的工艺设计中产中只要符合注塑工艺即可控制。因此，影响薄壁显得十分重要。注塑制品翘曲变形的主要因素就集中在注射成型时壁厚在2．0～3．2mm的称为常规厚度的制品，所采用的成型工艺参数和模具结构上。壁厚在1．2—2．0mm的称为薄壁制品，壁厚在小于从制品的翘曲变形的表现形式来看，主要体现1．2mm的称为超薄厚度制品⋯。薄壁制品和超薄在由于成型工艺参数和模具结构不合理所引

4、起的流厚度制品在注射成型时，由于采用注射速度快、充型动不平衡和冷却不均衡，从而引起流动应力和冷却时间短、注塑压力高等工艺手段，使得这类制品在成应力，以及由于材料性能和制品结构本身导致的收型时的内部应力较大、成型后产品的翘曲变形会变缩不均匀而引起的收缩应力，这三种应力的综合作得尤为突出。笔者以汽车六碟DVD播放器的光盘用导致了薄壁制品的应力翘曲。片架为例，分析了该薄壁制品在注射成型时产生应1．1注射成型工艺参数对翘曲变形的影响力翘曲的原因，以及克服应力翘曲的方法。由于汽注射成型工艺参数主要有：温度(熔体温度和车内部的空间限制，汽车六碟D

5、VD播放器要求结构模具温度)、压力(注塑压力和保压压力)、时间(注紧凑、占用的空间小，使得该制品在光盘放置区的壁射时间和保压时间)等。在注射成型的过程中，合厚只有1mm，属于超薄厚度塑料制品，而该制品在理控制以上注射成型工艺参数是控制薄壁注塑制品设计时光盘放置区域许可的平面度为0．06mm，因翘曲变形的关键。此在注射成型该制品时如何将制品的平面度控制在在薄壁注塑时，熔体温度偏低时必须提高注塑设计范围内、防止制品产生过大的翘曲变形，是该制压力，但注塑压力太高会产生较大的残余应力；同时品注射成型工艺设计和模具设计的关键。熔体温度偏低，将使

6、保压时间缩短，从而无法压实制1影响薄壁注塑制品翘曲变形的因素品，导致翘曲增大。模具温度过低，残余剪切应力增翘曲变形是由于注塑生产过程中制品不均匀收大，容易产生翘曲。保压压力过高，因补料而固化的缩产生的一种制品形状偏离模具型腔尺寸的变形。残余流动应力增大，同时制品的压应力会增大，应力对注塑生产而言，制品收缩是一种不可避免的现象，更容易释放，形成翘曲变形。保压压力过低，会产生收缩本身并不重要，重要的是收缩的差异性、不均衡性。一般的均匀收缩只会引起制品本身单纯的体积收稿日期：2011—07-15周建华：薄壁光盘片架注射成型应力翘曲的数值模拟

7、与分析43“回流”现象，不仅形成残余流动剪切应力，而且会是时间或压力的函数，即：形成较大的体积收缩率差异，从而产生较高的残余=P)或：f()(2)拉、压应力，使制品翘曲变形。式中：．，__一表示前面所述的各种应变。1．2模具结构对翘曲变形的影响在各向同性的条件下，上述的应变表达式为：Pr‘口模具结构对翘曲变形的影响主要表现在：浇注=一J013dP，：Jd，上ccd，系统的设计、冷却管路的布置和顶出位置的设定。r浇注系统在设计时，浇口的形式、数量和位置的=fCCdr，o=fC。(3)JsJEs设计是否合理，流道的长短、浇口尺寸的大小是否

8、合式中：P——静水压力；适，都会影响到注射成型时注塑压力的高低。浇注——压缩系数；系统流程太长、流动阻力过大，会导致相应的注塑压卜温度；力也提高，残余应力增大，翘曲变形增大；冷却管路5——制品固化时刻；的布置需保证模具型