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摘要：以塑料盖作为研究对象分析塑件的成型与成型后翘曲变形情况，结合注塑工艺方案的不同加工工艺加工出来的塑料盖，使用现代软件分析。
关键词：塑料盖;成型方案;翘曲;试验
结合实际调查资料，根据 Moldflow 软件与多目标工艺参数优化注塑成型的分析方式研究目标物体注塑成型过程中翘曲变形程度。根据实际实验证明优化之后翘曲变形程度大大降低。2017～2018年期间内国内学者纷纷借助 Moldflow 软件来对注塑成型工艺研究分析，且以翘曲变形为主要研究目标分析可优化途径，在研究中获得最佳翘曲变形工艺参数组合，将其运用在实际生产中证明该优化参数运用的合理性。本文以塑料盖生产为主要前提分析，在工艺使用中如何实现翘曲变形优化与成型。
1.注塑成型工艺与翘曲变形对塑料盖生产的影响
在生产中，塑料零件生产中有翘曲变形缺陷，这是影响成品外观、组合装配、产品成本管控的重要问题。研究人员在研究中不断探讨如何降低塑料制品在工艺生产中存在该缺陷的主要原因。以往模具设计中人们使用模具注塑出产品，根据产品的变形情况找到出现这种情况的主要原因。在CAE技术的发展使用下研究人员纷纷使用软件模拟的塑料熔体在模具内部流动的情况，根据模拟分析加快了对注塑中出现变形情况的分析，该方面的研究能够为塑料盖这一类产品的研发生产提供创新方向，节省大量成本。 Moldflow 软件是能够模拟熔融塑料在型腔内流动的现代软件，使用该软件来模拟熔融体的流动、翘曲、填充等不同的状态，得到准确数据结果。针对零件出现翘曲变形人们可以从模具结构、填充过程、冷却方式、模具与熔体温度等方面进行研究，如果在研究中可以减少零件的翘曲变形程度可以得到理想的价值成果。但是根据实际调查研究来看影响塑料翘曲变形的原因是多方面的，只有找到塑件变形的主要原因，才可以将其运用在生产中降低翘曲变形量，实现控制而降低所消耗成本。因此本文结合Moldflow 软件对塑料盖零件翘曲变形情况进行分析找到零件翘曲变形的原因。同时结合当前研究方向分析模具设计的可行性[1]。
2.塑料盖生产工艺分析
2.1 性能与材料工艺参数
在研究中，选择HIPS（聚苯乙烯）材料，这种最古老的工业化生产热塑性聚合物用途非常广，本身明亮而纯净，且属于非结晶塑料，其优点是加工方便，刚性良好，尺寸稳定。这种材料也是工程塑料中最便宜的材料。该材料工艺性能各方面如下表：
2.2 型腔数量与布局
模具设计比较复杂，因此为简化这个环节，因此按照一模一腔的结构形式来生产。在整个工艺中，因为塑料盖本身的结构相对简单，为提高生产效率和增加经济性能，因此使用一模多腔的生产形式，确定形式为一模八腔、一模四腔形式，结构使用平衡式布局。
2.3 预算总体积
在确认浇注系统无法在设计之前就获得凝料的具体数据，因此按照经验等进行设计，凝料体积取塑件体积的0.3倍，从而计算出塑件的体积，得到模具型腔塑料熔体的全部体积。
2.4 浇注系统
主流道：通常主流道是通过模具结构来确定，本次主流道长度为40MM、锥形流道。小端与大端直径分别为5MM、8MM;分流道的设计为圆柱形，流通半径3MM;浇口形式：考虑到产品為壳体结构，对于排气以及成型（熔接痕、凹陷、焦黑等缺陷）要求较为严格，综合考虑采用侧浇口，浇口长度6MM。
2.5 冷却系统
冷却系统的设计，对塑件的尺寸精度、表面质量等各方面均有很大影响。因此结合国内学者的研究以及根据实际生产经验查找冷却设计参数来设计[2]。一模四腔设计两个冷却回路，冷却介质为水，冷却道采用串联方式对称分布，入口温度为25℃;冷却水孔直径为10MM，使用快换接头软管进行连接。
3.塑料盖注塑成型与翘曲变形
3.1 注塑成型分析
（1）建立3D模型：使用 SolidWorks软件绘制出塑料盖的三维模型，导入moldflow之后，根据软件内网格划分情况进行分析，简化网格，提高塑料盖的匹配率，最终导入到系统之内。在三维设计中，因为塑料盖模型壁很薄，而且是均匀壳体，因此双层面划分网格即可，整个过程可操作性强整体上相对简单。
（2）注塑工艺，根据本次注塑确定工艺，其中模具温度、熔体温度分别是35～50℃、210～230℃;填充时间为1～1.5秒，保压时间与冷却时间为6～10秒。在选择参数的同时选择分析翘曲变形现象发生原因。利用 moldflow 软件模拟两种方案加工塑料盖过程。根据模拟填充发现，一模八腔的注塑中出现短射现象，出现型腔尚未填充饱满情况[3]。根据分析出现这种现象的主要原因是的模具温度及材料温度变化，熔体与型腔壁摩擦导致流速减缓也会造成塑料盖注塑中剪切应力不一致;一模四腔填充中整个过程均衡且饱满，剪切值与应力值等各方面均满足材料性能要求。可以看出一模四腔的设计结构可以满足生产需求。
3.2 翘曲变形分析
出现翘曲变形的原因是因为内应力不同从而出现的变形，塑料盖产品位置与型腔位置出现偏离，导致整个塑件出现弯曲、扭曲，这也导致塑件尺寸和几何尺寸轮廓发生改变，这也是常见的缺陷之一。根据本次实验分析，塑料盖发生翘曲主要是因为收缩不均匀、取向不均匀导致。
3.3 参数优化
利用正交实验进行工艺参数优化，使用极差、方法差来获取到工艺参数，对出现翘曲变形程度的影响原因排序分析。其中，工艺参数中熔体温度对产品翘曲变形的影响最为明显。其次，是模具温度与冷却时间与填充时间。
结语：
在注塑过程中产生翘曲缺陷的原因较多，在实际生产中如何减少缺陷出现很重要。利用moldflow模流分析软件，结合五因素四水平的正交实验方式来优化翘曲变形情况，对塑料盖的注塑工艺进行优化。在分析中证明该方式可以取得理想效果，材料各方面性能也得到显著提升。
参考文献：
[1]韦彬贵，谢帮灵，盘承军.基于CAE的扶手后盖翘曲变形注塑参数优化设计[J].塑料科技，2019.47.323（03）：81-87.
[2]高蓉菲，刘泓滨.注塑成型工艺参数对PP饭盒盖翘曲变形量的影响研究[J].塑料工业，2020，048（002）：79-81，91.
[3]蒋昌华.塑料齿轮注塑模设计计及成型工艺分析与优化[J].上海第二工业大学学报，2019，36（01）：48-52.
作者简介：李丰良（1989-6），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东省龙口市，职务：工艺主管，单位：龙口利佳电气有限公司，研究方向：注塑模具、注塑材料、高速冲级进模、冲压模具，单位所在省市及邮编：山东省龙口市 265700
关键词：塑料盖;成型方案;翘曲;试验
结合实际调查资料，根据 Moldflow 软件与多目标工艺参数优化注塑成型的分析方式研究目标物体注塑成型过程中翘曲变形程度。根据实际实验证明优化之后翘曲变形程度大大降低。2017～2018年期间内国内学者纷纷借助 Moldflow 软件来对注塑成型工艺研究分析，且以翘曲变形为主要研究目标分析可优化途径，在研究中获得最佳翘曲变形工艺参数组合，将其运用在实际生产中证明该优化参数运用的合理性。本文以塑料盖生产为主要前提分析，在工艺使用中如何实现翘曲变形优化与成型。
1.注塑成型工艺与翘曲变形对塑料盖生产的影响
在生产中，塑料零件生产中有翘曲变形缺陷，这是影响成品外观、组合装配、产品成本管控的重要问题。研究人员在研究中不断探讨如何降低塑料制品在工艺生产中存在该缺陷的主要原因。以往模具设计中人们使用模具注塑出产品，根据产品的变形情况找到出现这种情况的主要原因。在CAE技术的发展使用下研究人员纷纷使用软件模拟的塑料熔体在模具内部流动的情况，根据模拟分析加快了对注塑中出现变形情况的分析，该方面的研究能够为塑料盖这一类产品的研发生产提供创新方向，节省大量成本。 Moldflow 软件是能够模拟熔融塑料在型腔内流动的现代软件，使用该软件来模拟熔融体的流动、翘曲、填充等不同的状态，得到准确数据结果。针对零件出现翘曲变形人们可以从模具结构、填充过程、冷却方式、模具与熔体温度等方面进行研究，如果在研究中可以减少零件的翘曲变形程度可以得到理想的价值成果。但是根据实际调查研究来看影响塑料翘曲变形的原因是多方面的，只有找到塑件变形的主要原因，才可以将其运用在生产中降低翘曲变形量，实现控制而降低所消耗成本。因此本文结合Moldflow 软件对塑料盖零件翘曲变形情况进行分析找到零件翘曲变形的原因。同时结合当前研究方向分析模具设计的可行性[1]。
2.塑料盖生产工艺分析
2.1 性能与材料工艺参数
在研究中，选择HIPS（聚苯乙烯）材料，这种最古老的工业化生产热塑性聚合物用途非常广，本身明亮而纯净，且属于非结晶塑料，其优点是加工方便，刚性良好，尺寸稳定。这种材料也是工程塑料中最便宜的材料。该材料工艺性能各方面如下表：
2.2 型腔数量与布局
模具设计比较复杂，因此为简化这个环节，因此按照一模一腔的结构形式来生产。在整个工艺中，因为塑料盖本身的结构相对简单，为提高生产效率和增加经济性能，因此使用一模多腔的生产形式，确定形式为一模八腔、一模四腔形式，结构使用平衡式布局。
2.3 预算总体积
在确认浇注系统无法在设计之前就获得凝料的具体数据，因此按照经验等进行设计，凝料体积取塑件体积的0.3倍，从而计算出塑件的体积，得到模具型腔塑料熔体的全部体积。
2.4 浇注系统
主流道：通常主流道是通过模具结构来确定，本次主流道长度为40MM、锥形流道。小端与大端直径分别为5MM、8MM;分流道的设计为圆柱形，流通半径3MM;浇口形式：考虑到产品為壳体结构，对于排气以及成型（熔接痕、凹陷、焦黑等缺陷）要求较为严格，综合考虑采用侧浇口，浇口长度6MM。
2.5 冷却系统
冷却系统的设计，对塑件的尺寸精度、表面质量等各方面均有很大影响。因此结合国内学者的研究以及根据实际生产经验查找冷却设计参数来设计[2]。一模四腔设计两个冷却回路，冷却介质为水，冷却道采用串联方式对称分布，入口温度为25℃;冷却水孔直径为10MM，使用快换接头软管进行连接。
3.塑料盖注塑成型与翘曲变形
3.1 注塑成型分析
（1）建立3D模型：使用 SolidWorks软件绘制出塑料盖的三维模型，导入moldflow之后，根据软件内网格划分情况进行分析，简化网格，提高塑料盖的匹配率，最终导入到系统之内。在三维设计中，因为塑料盖模型壁很薄，而且是均匀壳体，因此双层面划分网格即可，整个过程可操作性强整体上相对简单。
（2）注塑工艺，根据本次注塑确定工艺，其中模具温度、熔体温度分别是35～50℃、210～230℃;填充时间为1～1.5秒，保压时间与冷却时间为6～10秒。在选择参数的同时选择分析翘曲变形现象发生原因。利用 moldflow 软件模拟两种方案加工塑料盖过程。根据模拟填充发现，一模八腔的注塑中出现短射现象，出现型腔尚未填充饱满情况[3]。根据分析出现这种现象的主要原因是的模具温度及材料温度变化，熔体与型腔壁摩擦导致流速减缓也会造成塑料盖注塑中剪切应力不一致;一模四腔填充中整个过程均衡且饱满，剪切值与应力值等各方面均满足材料性能要求。可以看出一模四腔的设计结构可以满足生产需求。
3.2 翘曲变形分析
出现翘曲变形的原因是因为内应力不同从而出现的变形，塑料盖产品位置与型腔位置出现偏离，导致整个塑件出现弯曲、扭曲，这也导致塑件尺寸和几何尺寸轮廓发生改变，这也是常见的缺陷之一。根据本次实验分析，塑料盖发生翘曲主要是因为收缩不均匀、取向不均匀导致。
3.3 参数优化
利用正交实验进行工艺参数优化，使用极差、方法差来获取到工艺参数，对出现翘曲变形程度的影响原因排序分析。其中，工艺参数中熔体温度对产品翘曲变形的影响最为明显。其次，是模具温度与冷却时间与填充时间。
结语：
在注塑过程中产生翘曲缺陷的原因较多，在实际生产中如何减少缺陷出现很重要。利用moldflow模流分析软件，结合五因素四水平的正交实验方式来优化翘曲变形情况，对塑料盖的注塑工艺进行优化。在分析中证明该方式可以取得理想效果，材料各方面性能也得到显著提升。
参考文献：
[1]韦彬贵，谢帮灵，盘承军.基于CAE的扶手后盖翘曲变形注塑参数优化设计[J].塑料科技，2019.47.323（03）：81-87.
[2]高蓉菲，刘泓滨.注塑成型工艺参数对PP饭盒盖翘曲变形量的影响研究[J].塑料工业，2020，048（002）：79-81，91.
[3]蒋昌华.塑料齿轮注塑模设计计及成型工艺分析与优化[J].上海第二工业大学学报，2019，36（01）：48-52.
作者简介：李丰良（1989-6），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东省龙口市，职务：工艺主管，单位：龙口利佳电气有限公司，研究方向：注塑模具、注塑材料、高速冲级进模、冲压模具，单位所在省市及邮编：山东省龙口市 265700