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利用Mold-flow软件对塑件的翘曲变形进行CAE分析,结合翘曲变形理论分析实验结果表明,变形补偿法是解决翘曲变形行之有效的一种方法。

风机底座的三维图。
风机底座的三维图。

在实际注塑成型过程,薄壁注塑件中往往会出现各种各样的质量问题,例如,短射、飞边、翘曲、熔接痕等,而翘曲变形是其注塑成型过程中的主要缺陷,由翘曲引起的形状偏差将会直接影响产品的装配精度。针对该塑件出现的翘曲变形问题,迫切需要通过各种手段对薄壁塑件的翘曲变形进行研究并将其控制在较为理想状态下,从而提高产品的质量。

本论文就是基于此展开的,对塑件进行多次CAE分析,获得最佳变形补偿量,依据最终的变形补偿量对模具进行相应的修改,以抵消翘曲产生的翘曲变形量。

薄壁塑件的工艺性分析

该塑件内部有孔、肋板、筋和凸台等,壁的平均厚度为1.8mm。塑件材料采用PA66 30GF。风机底座开口处翘曲变形的标识,如下图所示。ABCD处翘曲变形量不大于0.3mm。当翘曲变形量在规定范围之内时,塑件与左右端盖的配合比较好;如果配合存在间隙就容易漏风,将直接影响着蒸发风机的质量,这里重点考虑塑件与左右端盖的配合。同时要求塑件外形美观,色泽均匀,无飞边及熔接痕等。

翘曲变形的CAE数值分析

分析翘曲变形有两个重点,一是研究如何提高翘曲变形模拟的准确性,二是研究采用何种方法减少或补偿翘曲变形造成制品的几何误差。本文结合数值模拟和变形补偿法来研究薄壁塑件的翘曲变形。

在最优工艺参数组合条件下(即注塑温度(熔体温度)280℃,模具温度70℃,充模时间4s,保压时间18s,保压压力为100%V/P转换点。)进行数值模拟。模拟过程我们发现翘曲变形量(0.8986mm)不在技术要求规定的范围之内,翘曲变形虽然得到了改善但是依然存在,超过规定的翘曲变形量范围,影响风机的装配质量。

变形补偿法

利用变形补偿法在制品尺寸减小区域将增加一个变形量,在制品尺寸增加区域减小一个变形量。为了使得到的翘曲变形量的实验结果达到工艺要求,在最佳优化参数下对塑件进行MPI的分析结果,结合制品的结构及配合情况,最终确定变形补偿量。根据变形补偿量对模具进行修正,来抵消塑件的翘曲变形量。

3.1 反变形设计及最终补偿量的确定

既要很好的控制翘曲变形,又要保证塑件的厚度不发生大的变化,那么需要调整模具形状,根据塑件的翘曲变形情况对其进行反变形设计,尤其是塑件开口位置,因为开口尺寸是最重要的配合尺寸。

设置多组变形补偿值,对塑件三维模型进行多次修改并进行CAE分析,变形补偿量对翘曲变形量的影响结果显示,当AB处的变形补偿量为0.6mmCD处的变形补偿量为0.3mm时,风机底座与左右端盖的配合符合要求。

根据最优工艺参数组合,对翘曲变形进行CAE分析。对风机底座的开口处进行设计,设计后的塑件在MPI中进行了翘曲分析。

结果显示,总的翘曲变形量小于0.289mm,风机的装配精度大大提高了。这说明采用补偿法对塑件进行设计取得的效果是很明显的。最终确定AB处的变形补偿量为0.6mmCD处的变形补偿量为0.3mm,对塑件进行CAE分析,得到开口处ABCD翘曲变形量的最大值。

3.2 修正后的型芯、型腔

根据最终确定变形补偿量(AB处为0.6mmCD处为0.3mm)来设计塑件,并修正模具型芯、型腔。

产品试制及结果分析

产品试制

实验中采用的设备是宁波海天塑机集团的HTF320W1/J5型注塑机,经过检测,熔接痕、气穴和短射等缺陷基本消除,提高了制品表面的质量。

分析翘曲变形

随机抽出5件制品,取风机底座开口处对ABCD处进行测量,测量时用卡具将塑件固定在工作台上,尽量避免因用力过大而使塑件发生变形。随机挑选出来的制品经过检测各处最大翘曲变形量,可以看到采用补偿法设计模具后,塑件的翘曲变形得到了实质性的改善,符合规定的标准翘曲量不大于0.3mm

结论

根据最优工艺参数组合,利用Moldflow软件对塑件的翘曲变形进行CAE分析并预测翘曲变形量,根据塑件的翘曲变形情况对塑件开口处进行反变形设计,设置多组变形补偿值,对塑件三维模型进行多次修改并进行CAE分析,最终确定AB处的变形补偿量为0.6mmCD处的变形补偿量为0.3mm    

 

要点导读

进行CAE分析后,得到预测翘曲变形量与实际变形量的关系;
‧确定变形补偿量的值,并在塑件严重翘曲的部位采用变形补偿法对制件进行设计;
‧在Mold-flow软件中进行翘曲变形分析,并最终确定变形补偿量的值,从而对模具进行修改。                                                            

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