翹曲
關注創建者：滄州浚鼎沖壓件 創建時間：2021-04-01
翹曲的視頻教程
基于workbench的電路板翹曲模擬仿真，視頻免費無聲音，提供附件（需購買）練習。
印刷電路板翹曲模擬對于確保生產過程中的高產量和操作過程中的耐用性非常重要。隨著電子封裝尺寸的減小和印刷電路板的厚度的增加，需要跟蹤映射技術來準確預測印刷電路板的翹曲變形。
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第七自由度及二階張量介紹
第一章 薄壁桿件基礎與約束扭轉理論（Vlasov） 開口與閉口截面抗扭機制的物理差異：剪力流路徑與自由扭轉剛度數量級 剛周邊假定與翹曲位移：廣義扇形坐標 Ω 的幾何定義 第七自由度物理本質：翹曲率 θ′與雙力矩 B的共軛關系 約束扭轉微分方程推導與彎扭耦合機制 第二章 閉口截面修正、截面畸變與構造等效（Umansky & Distortion） Umansky 理論：閉口截面剪切變形修正與
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翹曲的實例教程
本項目中汽車零件─塑料鉤(圖一)在第一次試模時出現翹曲；即使調整了制程參數，翹曲問題仍然存在。斯洛伐克科技大學材料科學與技術學院(MTF STU)使用Moldex3D研究翹曲的起因，并尋找可行的解決方案。最后根據Moldex3D的翹曲分析結果，優化模具設計，成功解決翹曲問題，避免不必要的重工。
圖一 本案例之塑料鉤
挑戰
必須控制并降低過大的翹曲量
須在短時間內找到可行的解決方法
解決方案
MTF STU團隊根據Moldex3D翹曲分析，輔助功能制造者尋找最適的解決方案，以修改模座設計。
效益
達到尺寸規格要求
避免工具制造錯誤和重工所造成的成本浪費
縮短校正問題的流程
案例研究
肉厚產品的制造過程中，最大的難題是如何達到所需的尺寸精度。本案例目標為解決此塑料鉤的翹曲問題。該產品的尺寸誤差容忍度為± 1.5 mm，但原始設計在鉤子區域的翹曲卻達到1.86 mm(圖二)。
圖二 原始設計及容易產生翹曲位置
針對這類案例，一般程序是會先進行制程參數優化；然而在多次修改制程參數后，翹曲結果仍未見改善。因此工具制造商尋求MTF STU的協助，藉由Moldex3D的數值分析技術來驗證可能的解決方案。
后續以Moldex3D進行以下研究計劃：
設計變更后的水路系統驗證
氣體輔助成型技術應用的驗證
模具設計變更，以達到成型產品所需的幾何和尺寸精度
在此階段中，在模座加入數條冷卻水路及噴泉式水路(圖三、圖四)，并藉由Moldex3D評估水路系統的設計變更。然而這仍無法解決產品翹曲問題。Moldex3D冷卻分析結果顯示，原始的水路系統的冷卻效果已相當足夠，無須再添加額外的水路。
展開 塑膠材料的收縮與翹曲(二)
■ 型創科技/ 劉文斌 技術總監
纖維補強塑料
纖維補強塑料由于其纖維具有高度纖維排向效果，所以 此材料射出件也會因纖維排向造成不同方向具有不同 的特性。對于一無補強材添加的純料塑料及一有纖維補 強的塑料，在相同產品設計下相互比較其翹曲方向，不 難發現可能對于相同射出件會產生出完全相反的翹曲趨 勢，如(圖1)所示。
圖1: 未補強材料與纖維補強材料對射出件產品翹曲的影響
冷卻效率對產品翹曲的影響 整體產品具有不均勻冷卻(局部位置的冷卻速率與大部 分區域不同)或是產品厚度方向具有不對稱性的冷卻， 都會造成產品有不一致的收縮量，同時也會衍生出翹曲 問題。所以經常會發現產品在冷卻后開模頂出會有嚴重的翹曲現象。
一般射出件成品的翹曲原因
一般射出件成品的翹曲原因可以分為：(a)成品整體的冷 卻不均勻，例如產品局部位置的冷卻過快或過慢，尤其 常見的是冷卻水路設計上水管的排列疏密度或冷卻效率 差異，也會造成產品整體的冷卻不均勻現象。 (b)針對 局部位置如果成品厚度方向上具有不對稱性的冷卻，也 會造成厚度方向的收縮量值不同，而衍生出翹曲現象。
產品厚度參數對產品翹曲的影響
射出產品的厚度越大其收縮量值會越大；由于大部份 射出件的厚度都不是均勻的，所以沒纖維補強塑料的 產品大部分的翹曲問題，可能都是來自產品厚度的不 均勻性所造成。另外產品厚度的不均勻性，也會影響 到產品的冷卻速率或是結晶程度的差異。高結晶程度 會伴隨著較高的體積收縮量，而較慢的冷卻速率通常 可以有較高的結晶度，所以產品在厚度上的差異，往 往就會因為其冷卻速率不同，而造成結晶性材料的結 晶化程度不同，進而衍生收縮量值不一致而最后形成 產品的翹曲現象。
展開 但塑料件制造的一大問題是因尺寸及厚度而引發的翹曲。因此Shape Corp采用以反變形技巧為基礎的制程及方法重新設計零件，以求減少翹曲。Moldex3D解決方案能從軟件將逆模型導出，以預測并解決翹曲，并可讓模具制造者補償模具中不可避免的變形情況。Shape的產品如圖1所示。
圖1：車頂機匣零件
面臨的挑戰與應對
本次案例面臨的主要挑戰分別為「減少間隙內的翹曲及零件組裝的填隙公差」及「幾何特征的翹曲超過容許范圍」。
對于上述提到的挑戰，因產品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。因此Shape選擇將零件預先反翹曲一個比例，以減少整體翹曲。帶來的效益如下：
降低機臺噸數；
避免裝配時發生問題；
減少翹曲；
改進整體產能。
案例研究
本案例主要目的是解決車頂機匣零件的翹曲問題，此產品對成品尺寸精度有特定要求，有多個位置需和其他零件進行組裝，如圖2組裝圖所示。
圖2：成品組裝圖
首先，在原始設計的組別中，Z方向位移處的翹曲結果，顯示正向翹曲約8毫米，負向翹曲約14毫米。總位移處的翹曲則約2.52到15.20毫米，如圖3所示。
圖3：原始設計總位移
透過輸出仿真翹曲模型在Rhino中進行交叉驗證，比較原始CAD模型與仿真后產品翹曲模型距離約14.35毫米，如圖4所示。
圖4：原始CAD模型與仿真之翹曲模型迭圖比較
接下來，根據Moldex3D的翹曲分析結果，以反轉翹曲方式進行模具補償，來進行幾何的設計變更，修正翹曲問題。流程如下：將Moldex3D變形后模型導出，并于Inceptra軟件中將STL檔案轉換為STEP檔案，接著在Inceptra反轉翹曲方向并導出模型，如圖5所示。
展開 但塑料件制造的一大問題是因尺寸及厚度而引發的翹曲。因此Shape Corp.采用以反變形技巧為基礎的制程及方法重新設計零件，以求減少翹曲。Moldex3D 解決方案能從軟件將逆模型導出，以預測并解決翹曲，并可讓模具制造者補償模具中不可避免的變形情況。Shape的產品如圖一所示。
圖一 車頂機匣零件
挑戰
• 減少間隙內的翹曲及零件組裝的填隙公差
• 幾何特征的翹曲超過容許范圍
解決方案
因產品有修改限制，能減少翹曲的范圍非常有限。因此Shape選擇將零件預先反翹曲一個比例，以減少整體翹曲。
效益
• 降低機臺噸數
• 避免裝配時發生問題
• 減少翹曲
• 改進整體產能
案例研究
本案例主要目的是解決車頂機匣零件的翹曲問題，此產品對成品尺寸精度有特定要求，有多個位置需和其他零件進行組裝，如圖二組裝圖所示。
圖二 成品組裝圖
首先，在原始設計的組別中，Z方向位移處的翹曲結果，顯示正向翹曲約 8 毫米，負向翹曲約 14 毫米。總位移處的翹曲則約2.52到15.20毫米，如圖三所示。透過輸出仿真翹曲模型在Rhino中進行交叉驗證，比較原始 CAD 模型與仿真后產品翹曲模型距離約14.35毫米，如圖四所示。
圖三 原始設計總位移
圖四 原始 CAD 模型與仿真之翹曲模型迭圖比較
接下來，根據Moldex3D的翹曲分析結果，以反轉翹曲方式進行模具補償，來進行幾何的設計變更，修正翹曲問題。流程如下：將Moldex3D變形后模型導出，并于Inceptra軟件中將STL檔案轉換為STEP檔案，接著在Inceptra反轉翹曲方向并導出模型，如圖五所示。
展開 此外，在產品中加入塞子進行翹曲糾正也是一種創新方法，在易收縮的部分增加塞子夾持，隨產品一同出貨，可以有效防止焊板過高溫時產生翹曲。
8.先進評價方法的應用
要準確分析和控制翹曲變形，需要借助先進的檢測設備和方法。國高材分析測試中心提供全面的翹曲評價測量解決方案，包括采用3D輪廓掃描儀進行產品表面三維形貌快速獲取、二次元影像量測儀實現精密尺寸檢測，以及TMA（熱機械分析儀）評價材料線膨脹系數，從而預測原材料在熱過程中引發翹曲的傾向。
二次元影像量測儀
此外，中心不僅提供檢測數據，還深入結合材料特性、工藝條件等多維度信息，幫助定位翹曲根源，并提出針對性改善方案。通過完整的“檢測-分析-解決”支持體系，可系統性地優化產品設計、材料選型與工藝參數，從源頭降低翹曲風險，保障產品精度與可靠性。
咨詢電話：020-66221668
9.結論與展望
產品發生翹曲的原因較為復雜，本文從產品設計的角度對改善方法進行了系統性的解析。一切翹曲都是應力不平衡所致，因此在產品設計時應嚴格遵循壁厚均勻及模流平衡的原則。
通過系統化的設計優化和精密的檢測控制，可以有效管理連接器產品的翹曲變形問題。隨著新材料、新工藝的不斷發展，翹曲控制技術也將持續進步，為連接器行業的創新發展提供有力支持。未來的研究方向將更加注重于多物理場耦合分析、智能化預測算法以及更先進的矯正技術開發，為連接器產品的質量提升開辟新的可能性。
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翹曲的最新內容
鑄造后毛坯內部殘留大量內應力，若不，后期易變形、翹曲，導致精度失效。采用雙重時效工藝：先經550-600℃高溫人工時效，保溫 8-12 小時，快速釋放大部分鑄造應力；再進行18-24 個月自然時效，讓殘余應力緩慢釋放，確保平臺長期使用不變形、不翹曲，重載下仍能保持臺面平整。
粗加工：龍門銑床粗銑工作面與底面，去除大部分余量，預留 3-5mm 精加工余量，初步修正毛坯變形，保證整體輪廓規整。
鑄造后毛坯內部殘留大量內應力，若不，后期易變形、翹曲，導致精度失效。采用雙重時效工藝：先經550-600℃高溫人工時效，保溫 8-12 小時，快速釋放大部分鑄造應力；再進行18-24 個月自然時效，讓殘余應力緩慢釋放，確保平臺長期使用不變形、不翹曲，重載下仍能保持臺面平整。
粗加工：龍門銑床粗銑工作面與底面，去除大部分余量，預留 3-5mm 精加工余量，初步修正毛坯變形，保證整體輪廓規整。
裝配平臺需經過自然時效或人工時效雙重處理，充分釋放內部應力，防止長期使用中出現變形、翹曲，確保平臺表面平整性長久穩定，為后續精加工奠定堅實基礎。此外，平臺底部加厚加強筋的箱體式結構，進一步提升了整體剛性與承重能力，既能承載數十噸重的重型工件，也能穩定支撐精微型零件，適配多元裝配場景的需求。
這份“平整”的底氣，源于材質的嚴苛甄選與時效處理的精益求精。
更關鍵的是，鑄件需經過兩次人工退火（600℃-700℃）或2-3年自然時效處理，鑄造與加工過程中產生的內應力，確保地軌長期使用不易翹曲、變形，精度始終保持穩定，為重載工況提供堅實保障。
“細”在身形，“強”在承重，這是T型槽地軌鮮明的優勢。
該方法在多個工程領域具有廣泛應用前景，尤其適用于回流焊工藝仿真，例如在結構翹曲變形作用下的焊球形狀及橋接現象模擬。此外，它在粘膠工藝分析（如壓膠形狀預測）等方面也展現出良好的適用性。
框架操作高度過高，會導致底座上移，受力支點與的垂直距離大，此時若電機安裝偏心、加載力不均衡，易打破受力平衡，使底座一端因受力集中而向上翹起，小幅的受力偏差就會引發明顯的翹曲變形。
如何提高模擬分析的準確性-網格篇1個月前
03匹配率的控制 ：
-匹配率是雙層面網格最重要的參數之一
-網格生成后應首先檢查的網格參數
-流動分析>85%，翹曲分析>90%
04網格對結果的影響：
熔接線位置的網格必須具有足夠的密度以拾取熔接線
如果薄區域的網格不夠精細，可能無法預測氣穴
凍結層因子無法使用粗糙網格進行預測
經規范時效處理后，平臺的年變形量可控制在0.02mm/m以內，從根源上避免使用過程中出現翹曲、開裂。部分廠家還會增加震動時效工序，進一步提升尺寸穩定性，確保平臺長期使用精度不衰減。
4.材質穩定，經時效處理不易變形
多采用 HT200、HT250 等高強度灰鑄鐵鑄造，毛坯經過人工退火時效處理或自然時效，徹和底消除內部鑄造應力，使用過程中不易翹曲、變形，長期保持結構穩定，精度保持性好，使用壽命更長。
夾緊操作需遵循“先定點、后夾緊，先輕壓、后鎖緊”的技術原則：先將工件放置在平臺基準面上，用定點塊定點，確保工件位置偏差≤0.03mm；再安裝壓板，壓板與工件接觸處需加裝軟墊（如銅墊、橡膠墊），避免劃傷工件表面，同時使壓板受力均勻；最后逐步鎖緊T型螺栓，鎖緊過程中需多次檢測工件位置，確保無偏移、無翹曲，夾緊后工件無松動，晃動量≤0.01mm。
