翘曲过程模拟基本原理
塑料翘曲、弯曲和扭曲原因
翘曲、弯曲和扭曲注射成型时塑料的成型收缩率随流动方向的不同而不同，就是说流动方向的收缩率远比垂直方向大（收缩率各向异性），有时收缩率在方向上的差值达1％以上；成型收缩率还受成型制件壁厚和温度的影响，由于收缩率的不同，致使制件产生变形。
注射成型是把粘流态的高聚物挤压到模腔中成型的一种方法，所以不可避免在成型制件内部残留有内部应力，此应力也将引起制件的变形。
此外还有一些原因也往往引起变形。
如制件未完全硬化就顶出的变形；还有顶杆推力造成的变形。
由于上述原因，将成型制件从模腔顶出后，就达不到内部应变最小的理想形状，而出现翘曲、弯曲和扭曲等现象。
可采用辅助工具来矫正冷却变形。
即把从模腔内顶出的且内部尚柔软的成型制件放在辅助工具中，随着辅助工具一起冷却，从原始状态限定变形。
根据冷却方式来确定冷却时间，一般需冷却10min以上，能稍微防止变形，但不能抱有太大的期望。
避免制品厚度的差异，在制品厚度大的地方设置浇口（1-1），因直线容易引起翘曲，做成大的R曲线（图A），制品可逆弯曲的模具（图B），增加顶出杆个数，增加脱模斜度。
在薄形的箱子成型中，因成型温度引起的弯曲，这常见于单单是热膨胀翘曲变形是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状，它是塑料制品常见的缺陷之一。
随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高，翘曲变形程度作为评定产品质量的重要指标之一也越来越多地受到模具设计者的关注与重视。
模具设计者希望在设计阶段预测出塑料件可能产生翘曲的原因，以便加以优化设计，从而提高注塑生产的效率和质量，缩短模具设计周期，降低成本。
本文主要对在注塑模具设计过程中影响注塑制品翘曲变形的因素加以分析。
二、模具的结构对注塑制品翘曲变形的影响在模具设计方面，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。
1．浇注系统的设计注塑模具浇口的位置、形式和浇口的数量将影响塑料在模具型腔内的填充状态，从而导致塑件产生变形。
翘翘板的原理
翘翘板的原理
翘翘板，是一种常见的儿童游乐设施，也被用于体育锻炼和训练。
它的原理其实很简单，就是利用杠杆原理来实现平衡和运动。
翘翘板由两个支点连接的长条组成，两端各有一个座位，当一个人坐在一端时，另一端会上下运动。
接下来，我们将详细介绍翘翘板的原理。
首先，翘翘板的支点位置非常重要。
支点的位置决定了翘翘板的平衡点，也就是两端的重量平衡的位置。
当一个人坐在一端时，支点处会产生一个旋转力矩，使得另一端的座位上升。
这是因为杠杆原理中，力矩的大小和方向取决于力的大小和作用点到支点的距离。
其次，翘翘板的材质和结构也对其原理产生影响。
一般来说，翘翘板的材质选择轻质但坚固的材料，比如钢铁或者铝合金，以确保其承受重量的同时能够保持平衡。
而且，翘翘板的结构设计也需要考虑到平衡点、支点位置和座位的稳固性，以确保使用时的安全性和稳定性。
最后，翘翘板的使用也需要注意一些原理上的问题。
比如，两个人在翘翘板的两端坐下时，他们的重量和位置会影响翘翘板的平衡状态，需要通过调整位置来达到平衡。
此外，翘翘板在使用时也需要注意平衡和力的均衡，以免造成意外。
总的来说，翘翘板的原理是利用杠杆原理实现平衡和运动。
通过合适的支点位置、材质和结构设计，以及正确的使用方法，翘翘板可以成为一种有趣的游乐设施和体育锻炼工具。
希望大家在使用翘翘板时能够更加了解其原理，保证安全并享受乐趣。
翘曲变形
变形的调试心得1、首先是温度问题，按照我们常规理解的，变形会往温度高的方向变，但是事实却不一定如此，这与产品的近胶口有很大的关系，如果是胶口在产品中间的话，平板产品一般会完前模变形，这时通过增加后模模具的温度，产品的变形量会减小很多！如果胶口是在边上的话，变形那就不同了！2、二次压使用高大会导致变形量加大，所以建议尽量使用一次压，将转换位置减小，保压速度加快！二次压就能减到最小，但是这样如果锁模力不够的话，批锋会比较严重的哦！所以说，在新模调试的时候要尽量想办法去控制变形量，最好是从模具温度以及参数上去想办法！（这当然是建立在模具结构不能改变的基础上来说的）塑料射出成形先天上就会发生收缩，因为从制程温度降到室温，会造成聚合物的密度变化，造成收缩。
整个塑件和剖面的收缩差异会造成内部残留应力，其效应与外力完全相同。
在射出成形时假如残留应力高于塑件结构的强度，塑件就会于脱模后翘曲，或是受外力而产生破裂。
7-1 残留应力残留应力(residual stress)是塑件成形时，熔胶流动所引发(flow-induced)或者热效应所引发(thermal-induced)，而且冻结在塑件内的应力。
假如残留应力高过于塑件的结构强度，塑件可能在射出时翘曲，或者稍后承受负荷而破裂。
残留应力是塑件收缩和翘曲的主因，可以减低充填模穴造成之剪应力的良好成形条件与设计，可以降低熔胶流动所引发的残留应力。
同样地，充足的保压和均匀的冷却可以降低热效应引发的残留应力。
对于添加纤维的材料而言，提升均匀机械性质的成形条件可以降低热效应所引发的残留应力。
7-1-1 熔胶流动引发的残留应力在无应力下，长链高分子聚合物处在高于熔点温度呈现任意卷曲的平衡状态。
于成形程中，高分子被剪切与拉伸，分子链沿着流动方向配向。
假如分子链在完全松弛平衡之前就凝固，分子链配向性就冻结在塑件内，这种应力冻结状态称为流动引发的残留应力，其于流动方向和垂直于流动方向会造成不均匀的机械性质和收缩。
塑料翘曲变形分析及解决方案
影响注塑制品翘曲变形的因素很多，根据现代塑料制品翘曲理论，分为四大类，包括塑料材料、制品形状、模具结构和成型工艺条件。
首先是塑料材料及添加剂。
塑料取向能力和结晶性能显著影响翘曲变形，取向材料比未取向材料更容易翘曲，结晶型聚合物翘曲变形倾向比无定型聚合物的要大，如果聚合物中有添加剂(如色料)，则会加大注塑制品翘曲变形程度。
其次，塑料制品形状尺寸也能影响翘曲变形。
产品形状、壁厚、加强筋、表面装饰性浮雕等，能影响充模性能、冷却效果，导致制品取向、内应力、收缩等分布不均匀，翘曲变形也就无法避免。
另外，模具结构对翘曲变形很有影响。
浇注系统及冷却系统设置、排气性能好坏、模具顶出机构设计等都能影响制品取向与收缩，从而显著影响制品出模后的翘曲变形。
最后一个能显著影响翘曲的因素是工艺条件。
注塑熔体塑化质量、熔体温度、注塑压力、保压压力、保压时间、模具温度等许多工艺参数都影响制品翘曲变形。
对于这些影响因素，设计人员很难予以全面考虑，因此，有必要对翘曲变形进行数值模拟，预测制件变形大小，以指导实际生产过程。
自20世纪中叶以来，塑料流变学、材料学、数值计算方法和计算机技术的突飞猛进为塑料模CAE技术发展创造了有力条件。
塑料模CAE研究经历了从初级到高级、从简单到复杂、从理论研究到实际应用的发展历程。
流动过程的研究早在五十年代开始，至八十年代已经发展到实用化程度保压过程和冷却过程研究比流动过程研究要晚十年，直到九十年代才开始研制实用化软件，而纤维定向至今仍然集中于理论研究残余应力研究从七十年代开始，现正向实用化方向努力。
相比之下，翘曲变形的研究工作远不及流动、保压、冷却、应力等模拟研究那么早，而且进展较慢。
导致这种现象的原因有很多方面:(1)翘曲变形模拟与注塑流动、保压、冷却等阶段的研究发展状况有关。
只有在完成了流动、保压、冷却及应力分析的基础上，才可能进行翘曲变形的数值模拟研究。
(2)与注塑其他阶段不同，导致制品翘曲变形的因素太多，包括塑料材料、制品和模具结构、注塑成型工艺参数等，到目前为止，注塑成型翘曲变形机制仍然存有争议，有待进一步的深入研究。
熔融沉积成形试件翘曲成因的分析与优化_陈葆娟
熔融沉积成形试件翘曲成因的分析与优化陈葆娟,梁延德,何福本(大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116024) 摘要:以熔融沉积成形过程中成形件的翘曲变形为研究对象,分析变形产生的原因及其作用机理,建立了成形过程中成形件翘曲变形的理论模型,分析了堆积层数、成形室温度、试件尺寸和扫描速度对成形件变形的影响。
针对以上因素设计试件进行正交试验,研究各因素对翘曲变形的影响程度,得出最大程度减小成形件翘曲变形的最优因素组合,提出了减小成形件翘曲变形的相应措施。
关键词:熔融沉积成形;翘曲变形;正交试验中图分类号:TH161.12 文献标识码:A 文章标号:1009-279X(2012)04-0033-04Factor Analysis and Optimization of Warpage Deformation in FDMChen Baojuan,Liang Yande,He Fuben(Dalian University of Technology,Dalian116024,China)A bstract:The warpage defor mation of pr ototype in FDM is presented and the essenc e of deformation and interacting principle are analyzed.According to some reasonable hypothesis,the mathematic model of warpa ge defor mation is built and developed.The influence factors such as deposition layer number,temperature of cha mber environment,section length and scanning speed ar e analyzed separately.In order to study the influ-ence levels of each factor in the processing,a novel test specimen is designed and promoted in the orthogonal test.Thus the optimal results of minimizing the warpage defor mation can be obtained.Some improved methods to decrease the warpage defor mation of prototype are also pr ovided in the end.Key words:fused deposition modeling;warpage defor mation;orthogonal test 熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling,FDM)是目前快速成形技术领域中应用较广泛的工艺方法。
力学翘曲的的概念
力学翘曲的的概念力学翘曲是指材料在受到扭转力或者剪切力作用下产生的形变行为。
翘曲是一种非常常见的结构破坏模式，在机械、土木、航空航天等领域都有广泛的应用和研究。
力学翘曲主要涉及到弹性力学、材料力学和结构力学等多个学科领域的知识。
在讨论力学翘曲时，需要考虑材料的力学性质以及结构的几何形状等因素。
首先要了解的是翘曲力的产生原因。
一般而言，杆件或板壳受到的剪切力和扭转力都会导致结构的上下表面发生相对位移，从而产生翘曲力。
这种翘曲力会导致结构变形，并在一定的载荷下可能引发破坏。
在讨论翘曲时，一个重要的概念是杆件或板壳的截面旋转角。
截面旋转角表示结构中任意截面相对于未受力状态下的旋转角度。
当受到扭矩或剪力时，截面旋转角会随着结构的扭转变化。
通过研究截面旋转角的变化规律，可以了解材料的翘曲性能。
在理解材料的翘曲性能时，弹性模量是一个关键因素。
弹性模量是材料在应变状态下的刚度指标，可以用来衡量材料抵抗形变的能力，即材料的硬度。
对于均匀的材料，扭转变形和剪切变形之间的关系可以通过杆件或板壳的几何形状以及材料的弹性模量进行描述。
对于长杆的翘曲问题，可以利用著名的卜瓦杆公式来求解。
卜瓦杆公式是由法国工程师欧仁·卜瓦于1757年提出的，它基于弹性力学理论，可以用来计算任意形状的杆件或构件在受到扭矩作用下的翘曲变形和应力分布。
对于薄板（或者板壳）的翘曲问题，需要运用理论力学知识进行分析。
板壳的翘曲受到的力和杆件的翘曲有所不同，主要涉及到曲率、剪应力和法线应力等因素。
在板壳翘曲的计算中，可以使用基于克尔夫-莫西林方程的理论方法进行求解。
此外，离散系统中的翘曲问题也是力学研究的一个重要方向。
对于复杂的结构，如梁、柱和悬臂梁等系统，翘曲的形变和应力分布会受到多种因素的共同作用。
为了解决这些问题，需要运用结构力学、动力学等多个学科的知识。
力学翘曲还涉及到一些其他的概念和现象。
比如，扭矩和角度之间的关系可以通过剪切应变和材料的剪切模量来描述。
注塑件翘曲变形的数值模拟及变形补偿研究【优秀资料】
注塑件翘曲变形的数值模拟及变形补偿研究【优秀资料】(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）大连理工大学硕士学位论文注塑件翘曲变形的数值模拟及变形补偿研究姓名:黄强申请学位级别:硕士专业:机械制造及其自动化指导教师:宋满仓20071223注黧件翘越变形静数值摸{激变形{}偿研究3制品及模具结构瓣≯模吴霰谤舂受采谖,懿{莓辗摆瑟样或产暴要求器侠熬竣诗凌绥耱爨纯熬模其惹重孛乏鬟。
模具设计需要考虑很多因素,麴塑体特点、型驻数嚣、浚塑枧类型、模其翻造工艺的可行性以及具体的加工条件等。
在对遮贱问题进行充分酌研究之后,就可以开始模具设计了。
主要包括模鼹的总体结构、成型部分、浇注系统、冷却系统和脱模机构等的设计【弼】。
本课题利用的怒现有的模具进行研究。
3.{制品及王艺性分橱本次分析的塑料件,怒~个开口状豹零件,魅厚为2.6mm。
如图3.1所示,开口的尺寸为9mm,开口内需要酉已含一个圆杆,圆枰尚魍件之间靠销钉遴接,连接后的圆杆可以在塑件开口范围内摆动。
阉杆直径为8mm,其配合情况如图3.2所示。
材料为POM (聚甲骚。
POM豹突篷囊髭为:力学往整窝裂毪好,绞迓金震{孝辩,蹩骜我镳、铸箨、键等金属材料豹理想材辩;耐疲劳性和耐蠕交性极好;耐磨损、音润性翻摩擦性好;热稳寇性和化学稳定性高,电绝缘性优良。
POM的缺点为密度大,耐酸殿耐燃性不好,后收缩大且不稳定,尺寸稳定性麓,耐候性不高。
POM广泛用于电子电器、机械、汽车、仪器仪表、建筑和日用品领域。
图3.1制品模溅Fig.3.1Product model大连瑷工大学硕士研究生学位论文强3,2产品豹配会Fig.3.2Products assembly敷于在设计摸具的过程中,没有考虑到钊鼹烈照变形购严重饯,黟致制品在出摸质嚣墨部分国内侧蚊缝严重,牙口尺寸变小,最大翘曲变形量在0.8mm左右。
变形示意图如图3.3所示。
制品实物照片如图3.4所示(为了漆楚的表示出变形,特意将变形处涂成巍色。
翘翘板的原理
翘翘板的原理
翘翘板，是一种常见的儿童游乐设施，也被用于体育训练和科学实验中。
它的
原理其实非常简单，主要是利用杠杆原理和重力的作用。
下面我们来详细了解一下翘翘板的原理。
首先，翘翘板由一根长而坚固的杆和一个平衡支点组成。
当有人坐在翘翘板的
一端时，这一端的杆会向下移动，而另一端的杆会向上移动。
这是因为坐在翘翘板上的人的重力作用在平衡支点处产生了一个力矩，使得翘翘板的另一端产生了一个相等大小的力矩。
这样，翘翘板就实现了平衡。
其次，翘翘板的原理还涉及到杠杆原理。
杠杆原理是物理学中的基本原理之一，它描述了在固定支点周围的力和运动的关系。
翘翘板的杆就是一个典型的杠杆，而坐在翘翘板上的人的重力就是作用在杠杆上的力。
根据杠杆原理，当一个力作用在杠杆的一端时，会产生一个力矩，使得杠杆的另一端产生一个相等大小的力矩，从而实现平衡。
另外，翘翘板的原理还涉及到重力的作用。
重力是地球吸引物体的力，它的大
小与物体的质量和地球的引力加速度有关。
坐在翘翘板上的人的重力就是使得翘翘板产生平衡的重要力之一。
当人坐在翘翘板的一端时，他的重力会使得翘翘板的这一端产生一个力矩，从而使得翘翘板实现平衡。
综上所述，翘翘板的原理主要涉及到杠杆原理和重力的作用。
通过坐在翘翘板
上的人的重力作用在平衡支点处产生的力矩，使得翘翘板的另一端产生一个相等大小的力矩，从而实现平衡。
翘翘板不仅是儿童游乐的好去处，同时也是一个很好的物理实验工具，通过它我们可以更好地理解杠杆原理和重力的作用。
希望通过本文的介绍，大家能更好地理解翘翘板的原理。
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5翘曲过程模拟基本原理
由于翘曲变形与模具塑件的结构、材料的特性及注射成型的工艺条件和过程参数均有较大的影响。
因此完整、严格的翘曲分析软件必须综合考虑上述各种因素及影响。
注塑模CAE 技术的发展为严格的翘曲变形分析提供了有力的工具:
①利用CAE 技术己实现了注塑模的流动，填充及压实和冷却的分析和模拟； ②计算机图形学的发展已可以完成复杂塑件的实体造型及输入网格划分等； ③翘曲变形的测试手段和技术得到了较大的发展。
正因如此，对成型塑件翘曲变形及应力的分析已在CAE 领域引起了广泛的重视和研究热情。
美AC 公司(2000年已被MOLDFLOW 公司收购)、澳大利亚MOLDFLOW 公司以及日本丰田R&D 实验中心等越来越倾向于采用对注射成型过程的集成模拟来预测翘曲变形。
由于注塑制品一般是薄壁板壳结构，考虑温度影响及材料各向异性，其应力与应变的关系可表示为
}){}{}{}]({[}{σεαεσi p T e D +-∆-=
式中σ—应力矢量；][D —弹性矩阵，由弹性模量，剪切模量及泊松比组成；{εe }弹性应变矩阵；{α}—热传导系数；{∆T }—温度差；{εp }—收缩引起的应变矩阵；{σi }—由剪切流动引起的初始应力。
对热传导方程，采用每个结点六个自由度的三角形板单元的有限元分析方法，在己知塑件上、下表面的温度差及塑件的温度场分析，以及各向异性的材料的力学性能，塑件的收缩率及由剪应力引起的初始应力的条件下，可通过求解上述方程来实现翘曲的预测和模拟。
由热传导方程可见，要实现翘曲分析，需要完成下列准备工作:
①对模具和塑件进行温度场分析，计算模具型腔表面和塑件上、下表面的温度及温度差。
在这里可采用二维、三维有限元或边界技术对模具温度场进行计算和分析，塑件的温度场计算只需通过一维瞬态热传导方程的有限差分计算就能实现;
②对注射成型的流动及填充过程进行分析，计算出熔体的温度、型腔的压力熔体的流动速率、剪切速率及应力分布，以及分子的取向。
这一阶段分析常采用不可压缩的非等温牛顿流体流动的He1e-Shaw 模型，其控制方程为:
③对注射成型的压实过程进行分析，计算出型腔内的压力和温度的分布，以及塑件熔体的密度、流动速率、壁剪切应力和体积收缩的分布情况。
在压实分析中，通常采用的数学模型是可压缩的非牛顿流体流动的He 1 e-Shaw 模型。
这一模型与填充过程不同之处在于此时熔体是可压缩的，其密度是温度和压力的函数，此时控制方程可表示为:
④对纤维取向的分析:注射成型的制品的纤维取向对制品的力学特性有较大
的影响。
分子取向的不同导致了塑件力学特性上的差异。
塑件的纤维取向与注射成型过程及保压密切相关。
对取向的分析，目前广泛采用Jeffery模型、Folgar 模型和Tucker模型，控制方程可表示为：
利用填充和压实分析结果，用有限元求解④的控制方程，即可得到纤维取向的分布。
考虑到沿塑件壁厚方向层与层之间的取向是不同的，对纤维取向的计算往往分为塑件表面的取向、中间层的取向和中心层的取向;
⑤力学特性分析:塑件的力学特性如弹性模量、剪切模量、热传导系数等，可通过纤维分布函数来计算，弹性模量E,剪切模量G的计算可分为三步:首先计算单层单向纤维的力学特性，然后计算表层、中层及两中心的力学特性，最后利用层状薄板理论计算制品的力学特性。
在完成以上五个方面的准备工作后，有机地把这几个方面结合起来，通过对注射成型过程集成分析的方法，就可以实现对注塑过程的翘曲分析。
整个翘曲分析过程可用下图表示。