塑件的壁厚一般在3mm以内，塑料熔体在注射成型过程中容易形成大的切应力，在较短的保压时间内，应力不能完全释放，经冷却脱模后塑件容易发生变形，通过改变成型时的各项工艺参数能够改善塑件的变形情况。

        现运用Moldflow软件模拟运动器材手柄插件的注射充填过程，结合正交试验法，对主要注射工艺参数的不同水平进行模拟分析，根据分析结果，确定塑件成型时产生变形较小的工艺参数。

翘曲变形产生机理及影响因素

        注射成型时，熔体流动方向的收缩率比与之垂直方向的收缩率大，熔体在不同方向上的收缩不均衡，导致熔体在注射成型之后会产生弯曲、变形、扭曲等缺陷。塑料熔体在注射充填型腔时，也会在塑件中残留内应力，造成塑件翘曲变形。

        影响塑件成型翘曲变形的因素包括：成型塑件的原材料、塑件结构、模具结构、工艺参数等，通过改变模具结构和调整工艺参数能减小塑件翘曲变形量。

        所示为某运动器材手柄插件，塑件材料为ABS，最大外形尺寸202mm×29mm×22mm，壁厚1.9mm。塑件长宽比较大，且由多段方格组成，在长度方向上会产生较大的翘曲变形。塑件与手柄配合使用，变形量需严格控制。

        根据塑件尺寸、注射量大小、塑件精度要求、生产成本、生产批量大小等综合确定型腔数量，采用1模2腔结构，型腔排列方式上述所示。

模拟过程与分析

1、塑件建模与网格划分

        借助UGNX9.0软件建立运动器材手柄插件三维模型，Moldflow软件可以导入STL、IGS、STEP等格式模型，现导入STL模型，STL格式在划分网格的时间和精度上有优势。

        网格是整个数值仿真计算的基础，网格划分和处理是否合理是整个MoldFlow分析的关键因素之一。Moldflow中主要有3种划分网格类型：中面网格、实体网格(3D)和表面网格(fu⁃sion)。

        采用表面网格类型，由网格统计工具可知：划分后的三角形个数为5704，最大纵横比48.6，匹配百分比为76.8%，而进行翘曲变形分析要求纵横比<15，匹配百分比>85%，运用网格工具进行修改，得到符合分析要求的网格模型。图4所示为进行模拟充填之前的网格信息。

2、浇口优化设计

        除直接浇口外，其他形式的浇口都是浇注系统中较小的熔体流动通道，改变塑料熔体充填型腔的流动速度，同时可用于防止塑料熔体倒流。模具结构与塑件的成型质量紧密相关，其中浇口的数量、类型及位置是塑件成型关键的要素，因此浇口如何设计将直接影响塑件的成型质量。模具设计之前先运用软件分析最佳浇口位置范围。

        可以看出，运动器材手柄插件中间浇口匹配性最好，是最佳浇口设置区域。因塑件长宽比较大，采用2个侧浇口进浇，浇注系统布置如上图。

3、初始仿真试验与结果

        Moldflow软件对各种材料都设置了可供参考的工艺参数，选用各项参数进行工艺设置，采用冷却+填充+保压+翘曲的方案进行注射填充分析。表2所示为塑件由冷却、取向、收缩等因素引起的翘曲变形量，所有因素引起的翘曲总变形。

        从模拟结果来看，引起翘曲变形的主要原因是收缩不均，通过注射成型原理分析，可通过改变注射工艺参数来减少收缩不均，控制运动器材手柄插件的翘曲变形。

4、正交试验与结果分析

        注射成型过程所涉及的主要工艺参数包括模具温度、熔体温度、熔体流动速率等，这些参数对翘曲变形的影响程度不同。正交试验是研究多因素多水平的一种优选方法，能根据正交性从全面试验中挑选出部分具备均匀分散，齐整可比的点进行试验，可以有效地比较各因素对翘曲变形的影响程度，并找出最优的工艺参数组合。

        正交试验中对试验结果有影响的因素称为因子，水平是试验因子的不同状态，为了取得优化的试验结果，同一因子的不同水平应有一定的档距。主要考虑翘曲变形，因此选择模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间等因子，每个因子取4个水平，可采用5因子4水平正交表L16（4⁵）。

        运用Moldflow软件对运动器材手柄插件进行翘曲模拟试验。

对以上试验结果进行分析可得出如下结论：

        （1）在所有因子中，对运动器材手柄插件翘曲变形影响最大的是熔体温度，接着是保压时间、模具温度和保压压力，而影响最小的是注射时间。