翹曲變形的案例
塑料制品的翹曲變形原因分析和解決方法
結晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結晶型塑料大，而且其收縮率也較非結晶型塑料大，結晶型塑料大的收縮與其收縮的異向性疊加后導致影響結晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結晶型塑料大得多。
七、殘余熱應力對制品翹曲變形的影響
在注射成型過程中，殘余熱應力是引起翹曲變形的一個重要因素，而且對注塑制品的質量有較大的影響。由于殘余熱應力對制品翹曲變形的影響非常復雜，這里就不贅述。
八、金屬嵌件對制品翹曲變形的影響
對放嵌件的注塑制品，由于塑料的收縮率遠比金屬的大，所以容易導致扭曲變形（有的甚至開裂）；為減少這種情況，可先將金屬件預熱（一般不低于100℃），再投入生產。
九、結論
影響注塑制品翹曲變形的因素有很多，模具的結構、塑料材料的熱物理性能以及成型過程的條件和參數均對制品的翹曲變形有不同程度的影響。因此，對注塑制品翹曲變形的處理必須綜合考慮上述因素。
展開 沖壓過程中，沖裁件為什么有時會翹曲變形呢？
五金沖壓加工廠，機械配件沖壓件，金屬配件沖壓件，鈑金件，拉伸件，在沖壓加工中，其沖裁件有時候會 翹曲變形，是什么原因？怎么預防呢？下面我們來看一下。
沖裁件產生翹曲變形的原因？
有間隙作用力和反作用力不在一條線上產生力矩。
凸凹模間隙過大及凹模刃口帶有反錐度時，或頂出器與工件接觸面積太小時產生翹曲變形；
剪切角設計過大或剪切角合理搭邊太小；
卷材未矯平等
翹曲變形的預防辦法：
沖裁間隙要選擇合理；
在模具結構上應增加壓料板(或托料板)板材與壓料板平面接觸并有一定的壓力；
檢查凹模刃口如發現有反錐度則必須將沖模刃口修整合適；
如是由于沖裁件形狀復雜且內孔較多時剪切力不均勻增大壓料力，沖裁前就壓緊條料或者采用高精度的壓力機沖裁；
板材在沖裁前應進行校平，如仍無法消除翹曲變形時可將沖裁后工件通過校平模再次校平；
定時清除模具腔內的贓物，薄板料表面進行潤滑，并在模具結構上設有通油氣孔。
推薦文章：沖壓模具設計中要考慮什么問題？
展開 CAE模流分析101招 -第 43 招、模具水路設計對產品翹曲變形的影響【水路設計篇】
CAE模流分析101招 -第 43 招、模具水路設計對產品翹曲變形的影響【水路設計篇】
■ Moldex3D/ 林秀春 協理
【內容說明】
在射出成型模具中，冷卻系統的設計甚為重要。因為唯有將成型塑件冷卻固化至具備相當剛性，脫模后才可避免塑件因脫模外力產生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約70-80%，因此設計良好之冷卻系統可以大幅縮短成型時間，提高產率，縮短成本。
若冷卻設計不當，如水路管徑太小、水路數量太少、距離塑件太遠等，冷卻系統將會使成型時間拉長，增加成本；而冷卻不均勻更會進一步造成塑件的翹曲變形。
案例成果分析
此案例完成分析結果確認水路設計，并開始執行完成3D 金屬打印模仁后，正式進行射出成型實務驗證。本次使用3D 金屬打印設備OPM250，打印尺寸240*240*150mm 的母模仁。并且透過紅外線熱顯像儀器驗證異型水路設計，可有效將模具內溫度帶走。透過2.5D 投影量測方式，量測尺寸的翹曲變形，確認相關尺寸都得到改善，改善幅度從25%~50%，而實際生產的冷卻時間也改善幅度達25% 以上，由分析與現場成果驗證可得知，異型水路能夠有效縮短成型周期和改善翹曲變形問題。
展開 Moldex3D模流分析之如何克服家電外觀翹曲變形、成型周期過長難題
(來源: http://gdcad.com/about/ )
大綱
家電外觀件對尺寸精度與表面光潔度要求較高；若家電產品的平整度不佳，將影響到后端產品裝配，因此控制變形量是生產環節的重要關鍵。為了優化產品設計和成型參數，避免上述成型問題，業界已廣泛使用模流分析軟件進行生產前的仿真分析；其中家電、機殼產品、3C產品為主的廠商，更將模流分析視為產品設計與生產的標準化流程。廣州今宏公司借助Moldex3D仿真分析，針對家電產品「播放器前蓋」(圖一) 進行設計變更與成型參數優化，成功幫助客戶改善產品變形問題，并縮短成型周期，達到節省材料與成本。
圖一 本案例為播放器前蓋，其尺寸外觀與精度要求甚高
挑戰
• 產品收縮率分布不均勻，導致嚴重翹曲變形
• 成型周期過長
• 產品光澤面不能有縫合線、凹陷等外觀缺陷
解決方案
使用Moldex3D eDesign仿真解決方案，在產品設計與制造初期掌握變形程度，以模擬結果為設計變更與優化制程參數的方向，成功改善產品變形問題，縮短成型周期。
效益
• X軸方向的變形量降低近40%、Y軸方向變形量降低45%、Z軸方向變形量降低了3%，成功達到產品尺寸穩定度的要求。
• 成型周期從35.2秒縮短為29.5秒，減少了5.7秒的成型周期，有效提升效率。
節省50％修模成本，提升經濟效益。
案例研究
首先經由Moldex3D模流分析軟件分析，得知該產品有充填流動不平衡的問題，導致保壓不均勻、體積收縮不良產生變形；透過軟件的翹曲變形仿真結果可以發現，產品在X方向呈現V形變形趨勢 (圖二)，可能導致日后組裝困難。
展開 
Moldex3D模流分析之翹曲變形標簽
翹曲變形頁簽 (Warp Tab)
在計算參數的翹曲變形(Warp)頁簽中，使用者可以依據計算需求指定翹曲分析的設定，或者也可以用提供的默認值。可供設定的項目則會因為材料與網格模型的不同而有所變動。
注：點擊預設可以將所有翹曲計算參數回復成默認值。
求解器及元素種類 (Solver and Element Type)
標準 (Standard) 求解器使用線性架設的翹曲行為并簡化成型中的溫度變化來進行高速的翹曲分析，提供溫度由保壓結束(EOP)冷卻至室溫所造成的變形結果。線性 (Linear) 元素種類在計算時考慮的是較簡化的元素間的關系來加速計算，反之二次式高階 (Quadradic) 元素種類則考慮更多及進階的元素間關系也消耗更多計算資源來提高精確率。
強化版翹曲求解器 (Enhanced Warp Solver)
強化版 (Enhanced) 翹曲求解器需要分析組別的材料當有結構黏彈(Structure VE) 數據時方能啟用，并更進一步強化Moldex3D翹曲分析的精確性，利用的是耦合下列三個主要的物理現象的模擬 ：
•黏彈性材料性質 (Structure VE)：由于塑料在冷卻階段由液態、膠態至固態的劇烈形變，結構黏彈更能有助于預測材料模樹在不同事件根據溫度的變化，利用的是由多個Maxwell模式并聯來的進階模型(可以參照翹曲參考數據章節下結構黏彈性更多相關內容)。
•瞬態溫度(Tc)變化：由于高度受溫度變化歷程影響的非線性行為，瞬態的冷卻結果能讓結構黏彈(Structure VE)的變化有更好的預測(可以參照冷卻章節下的瞬態冷卻更多相關內容)。
展開 Moldex3D模流分析之應用Moldex3D實驗設計法分析 降低隱形眼鏡殼模翹曲變形
圖五 原始設計：存在充填不平衡問題
圖六 設計變更：將前弧處澆口加大
圖七 設計變更后的充填情形
經由CAE模擬原始設計和實驗法設計翹曲變形量，得到的結果可看出，加總實驗設計法之最佳參數與模具設計改善后效果，可將翹曲改善率提升17.28%。
結果
Moldex3D DOE 實驗分析法協助臺科大團隊快速取得最佳成型參數組別，提供設計變更正確的方向成功降低變形量，避免投入過多的試誤成本，快速達成產品設計與成型制程優化目標。
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PCB 板為何會翹曲？其變形后為什么有這么多危害？
除以上因素以外，影響 PCB 板變形的因素還有很多。
PCB板翹曲變形的預防
電路板翹曲對印制電路板的制作影響是非常大的，翹曲也是電路板制作過程中的重要問題之一，裝上元器件的板子焊接后發生彎曲，組件腳很難整齊。
板子也無法裝到機箱或機內的插座上，所以，電路板翹曲會影響到整個后序工藝的正常運作。
現階段印制電路板已進入到表面安裝和芯片安裝的時代，工藝對電路板翹曲的要求可謂是越來越高。所以我們要找到電路板翹曲的原因。
1. 工程設計：
印制板設計時應注意事項：
A. 層間半固化片的排列應當對稱，例如六層板，1～2 和 5～6 層間的厚度和半固化片的張數應當一致，否則層壓后容易翹曲。
B. 多層板芯板和半固化片應使用同一供應商的產品。
C. 外層 A 面和 B 面的線路圖形面積應盡量接近。若 A 面為大銅面，而 B 面僅走幾根線，這種印制板在蝕刻后就很容易翹曲。如果兩面的線路面積相差太大，可在稀疏的一面加一些獨立的網格，以作平衡。
2. 下料前烘板：
覆銅板下料前烘板（150 攝氏度，時間 8±2 小時）目的是去除板內的水分，同時使板材內的樹脂完全固化，進一步消除板材中剩余的應力，這對防止板翹曲是有幫助的。
目前，許多雙面、多層板仍堅持下料前或后烘板這一步驟。但也有部分板材廠例外，目前各 PCB 廠烘板的時間規定也不一致，從 4－10 小時都有，建議根據生產的印制板的檔次和客戶對翹曲度的要求來決定。
剪成拼板后烘還是整塊大料烘后下料，二種方法都可行，建議剪料后烘板。內層板亦應烘板。
3.
展開 Moldex3D模流分析之大型圓籃優化參數設計與性能驗證
大綱
本研究利用Moldex3D對置物用之大型圓籃進行優化分析，旨在通過縮減產品厚度和優化參數設計，來改善翹曲變形與體積收縮率。產品經優化設計后，肋厚尺寸從原本3mm降至2.5mm，翹曲變形量降低20%與體積縮收率減少7%，仍能承受35kg載重需求，成功實現優化設計目標。
挑戰
? 設計最薄肋片結構，降低肋厚，同時解決體積收縮率與翹曲變形。
? 在維持與原產品相同重量荷載的前提下，節省射出成本與時間。
解決方案
虎尾科技大學團隊使用Moldex3D專家模塊確定最佳解決方案，并結合Abaqus有限元素軟件仿真產品的承重能力，最后通過射出成型結果進行相互驗證。
效益
? 提高產品質量，降低翹曲變形量及體積縮收率
? 符合荷載重量規格
? 降低生產成本及天數
案例研究
本案例首先將大型圓籃之肋厚尺寸從原始設計3mm縮減至優化設計2.5mm (如圖一所示)，經Abaqus結構分析對大型圓籃內部施加35kg分布力，原始設計的應力為22.7 MPa，縮減后36.3MPa，皆未超過材料降伏應力，確認為安全設計，縮減后體積與質量減少22.75%，圖二展示3mm及2.5mm肋厚Abaqus分析結果。
圖一 大型圓籃肋厚尺寸從原始設計:3mm變更為優化設計:2.5mm
圖二 大型圓籃Abaqus應力分析結果 (a) 肋厚3mm (b) 肋厚2.5mm
了進一步降低翹曲變形并找出最佳成型參數，虎尾科技大學團隊運用Moldex3D專家模塊，以總位移及體積收縮率作為質量因子，目標為越小越好。
展開 Moldex3D模流分析之3D金屬打印在模具產業更大更普及的應用
., Ltd (GDI) 宗瑋工業
? 地區：臺灣
? 產業：塑料制造業
? 解決方案：Moldex3D Advanced Package;流動分析模塊 Flow, 保壓分析模塊Pack, 冷卻分析模塊 Cool, 翹曲分析模塊 Warp, Designer BLM, 3D實體水路分析
宗瑋工業從事塑料成品生產，模具制造，并結合國內外電子、五金、橡膠、金屬制造業產業。宗瑋工業轉型成功后，和美、英、德等國合作，躍上國際舞臺。以透明化的作業流程，和高效率服務質量完成訂單，并堅持不以收受利益，全憑產品實力折服國外客戶，在業界中有口皆碑。通過ISO9001:2015年版、ISO14001:2015年版及ISO/IEC 17025:2005認證。(來源)
大綱
傳統模具制作的冷卻水路，大多使用鉆孔方式，較深處使用隔板式 / 噴泉式或螺旋式等，但往往因產品結構復雜而不容易放置，如果積熱區域較大冷卻時間也會延長，過大的公、母模溫差易造成產品翹曲。宗瑋工業團隊在制造前透過Moldex3D模擬異型水路模具的建立，成功解決此電源檢驗座產品翹曲變形的問題，并降低成型周期，找到優良的設計。本案例改善翹曲變形49%，提升生產效率25%。
挑戰
? 組裝件因干涉導致組裝不易
? 改善產品翹曲問題達到順利量產
解決方案
透過Moldex3D冷卻分析，掌握公模與母模溫度分布不均勻的問題，部件B因公母模溫差47℃，導致B部件區域局部內凹，造成與A件C件組裝干涉與松脫問題。透過異型水路的技術。變更水路配置，縮小公母模溫度差異同時改善翹曲量值，以提供正確的設計方案給3D金屬打印進行模具加工。最終結果，翹曲變形改善49%，并減少25%的成型周期。
展開 Moldex3D模流分析之奇菱科技利用模流提升TFT-LCD相關零組件質量
變形位移量己超出產品公差范圍，翹曲情況非常嚴重。
圖9. Z 軸翹曲變形分布圖
透過模流分析成功改善設計結果
原始設計成品充填到中間處因肉厚變薄，充填不易有滯留現象，因充填不平衡狀態，導致成型壓力及鎖模力竄升的問題，且中間薄區域有過高的殘留應力問題，也因收縮不均導致翹曲變形嚴重及黏母模等問題，因此此組設計將中央區域加厚，以期能改善上述等問題。
(1) 圖. 10~圖. 14 為流動波前圖與實際試模比對圖由圖中流動波前等位線分布較均勻，表示滯留現象已解決。
(2) 圖. 15~圖. 16 澆口注射壓力及鎖模力曲線歷程圖，壓力分布降低為 89 MPA (1 MPa= 9.8kg/ cm2)
(3) 圖. 17 剪切應力分布圖，此應力值皆小于 0.5 MPa 以下。
圖17. 剪切應力分布圖
(4) 圖. 18 為 Z 軸翹曲變形分布圖，變形量范圍 -0.52~0.56 mm，高低差為 1.08 mm (實際試模 1 mm 以下) 已有顯著的改善。
就低縮水率非結晶性材料而言，其成品設計壁厚變化大致可控制在 20 %~ 25 % 以內，如此成型壓力、剪切應力、鎖模力皆可獲得大幅度的改善，因此在應不同模具設計、產品設計、塑料材料選擇及注射機臺加工條件設定，均可以在成品未開發模具之前做模流分析評估，可大幅降低因無謂的試模及修模的浪費。
大量節省時間與金錢
奇菱科技李茂松總經理提到:「近幾年來，TFT-LCD 顯示器市場競爭非常激烈，如何降低產品開發成本，并快速且有效的進行量產，是每家廠商必備的課題之一，而透過 Moldex3D 模流分析技術的導入正好能滿足此需求。
展開 
塑料制品翹曲與收縮之間的關系
不均勻收縮對塑件的影響
塑件翹曲的原因在于不均勻的收縮，如果在模具設計階段不考慮填充過程中收縮的影響，則制品的集合形狀會與設計的要求相差很大，嚴重的變形會導致制品的報廢。
在注塑成型過程中，熔融料在注塑充模階段，由于聚合物分子沿流動方向的排列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大，而使注塑件產生翹曲變形。
除填充階段會引起制品的變形外，模具上下壁面的溫度差也將引起制品上下表面收縮的差異，從而產生翹曲變形。對翹曲分析，收縮本身并不重要，重要的是收縮的差異。
貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來，而貼近熱模腔面的料層則會繼續收縮，收縮的不均勻將使塑件翹曲。
一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮才會引起翹曲變形。結晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結晶型塑料大，而且其收縮率也較非結晶型塑料大，結晶型塑料大的收縮率與其收縮的異向性疊加后導致結晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結晶型塑料大得多。
展開 塑料連接器產品翹曲常見原因分析及改善方案
引言
在連接器設計與制造過程中，塑料零件的翹曲變形是一個嚴重影響產品質量的關鍵問題。這種變形會導致產品的焊接性能下降及其他功能性不良，進而引發客戶投訴并可能造成重大經濟損失。本文將從產品結構設計角度系統分析翹曲產生的機理，并深入探討各種有效的控制方法。
1. 翹曲變形的定義與產生機理
翹曲是指塑料件在成型、加工、組配、應用過程中，零件的內應力克服結構強度產生結構變形的過程，這一過程實質上是材料內部應力尋求新的平衡狀態。根據產生時機的不同，翹曲變形主要分為四個階段。
在模內成型階段，由于收縮不均導致內應力不平衡，這一過程的影響因素包括原材料特性、逃料設計、結構強度、成型條件和模具結構等。塑件脫模階段則是因為頂出受力不均產生內應力，需要通過優化結構強度、逃料設計、拔模角、模具結構及拋光工藝和成型條件來改善。組配過程中的翹曲源于組配受力不均產生的內應力，主要控制手段包括優化干涉方式、提升結構強度和合理選擇原材料。而過IR過程中發生的翹曲則是由于內應力釋放，需要通過原材料優化、結構強度提升和干涉方式改進來控制。
2.原料選用的關鍵技術
塑料的配向性對翹曲有顯著影響，在模具內不同位置的塑料呈現不同的配向特性。貼近模壁表面層的塑料固化快，來不及配向即固化，因此配向性較差；次表面層固化較慢且剪切應力大，纖維按照流體流動方向取向；而趨向橫截面的中央部位，剪切應力變低，配向性又變差，中間處纖維取向最為混亂。
玻璃纖維增強材料與未增強材料的收縮特性存在本質差異。未增強材料在流動方向的收縮大于垂直方向，這是由定向分子鏈收縮導致的；而玻纖增強材料則相反，流動方向的收縮小于垂直方向，這是受定向玻纖影響的結果。
展開 汽車內飾件軟皮注塑包覆工藝研究
上飾板骨架的成型過程是一種普 通的注塑成型，具體來看選擇的是「 熱塑性注塑成型」工藝類型，該工藝類型的分析序列為「冷卻+填充+保壓+翹曲」。對于. 上飾板包覆層的成型，其成型過程與上飾板骨架的成型過程不同，它屬于-種嵌件注塑成型，選擇的是「熱塑性塑料重疊注塑」工藝類型,從材料的特性來看，包覆層材料屬于熱塑性彈性體，因此成型的制品在回彈性方面比較強，不需要進行翹曲分析，這就造成了期析序列省去了冷血和翹曲兩個環節，僅有填充和保壓兩個環節。
基于田口試驗法的軟皮注塑包覆I藝優化
對軟皮注塑包覆I藝優化的探究，可以從以下兩個方面出發加以考慮，一個是工藝參數對骨架翹曲變形量的影響及優化，另-一個是I藝參數對包覆層體積收縮率的影響及優化。接下來，筆者將結合自身的實踐經驗，從上述兩個方面對基于田口試驗法的軟皮注塑包覆工藝優化進行分析。
工藝參數對骨架翹曲變形量的影響及優化
首先，對試驗方案的設計。試驗方案的設計，關鍵在于明確研究對象。骨架翹曲變形量和包覆層體積收縮率是實試驗方案的設計對象。通常情況下骨架翹曲變形量越小，包覆層體積收縮率越低，成型制品的質量就越高。其次，對試驗指標的分析。從以往翹曲產生的原因及研究經驗來看，將制品翹曲影響較大的熔體溫度、模具溫度、注射時間、保壓壓力及保壓時間5種工藝參數視為試驗因子,每一個因子各取5個水平。
工藝參數對包覆層體積收縮率的影響及優化
首先，試驗指標。試驗主要指標為包覆層的最大體積收縮率。其欺，試驗試驗因子及水平。制品體積收縮率影響較大的熔體溫度、注射時間、V/P 切換(% 體積)、保壓壓力及保壓時間5種工藝參數作為試驗因子，每一個因子各取5個水平。
展開 Moldex3D新技術模擬新型扁纖填料射出
纖維強化熱塑性復合材料常被汽車產業用于提高產品的機械性質，并降低翹曲變形問題。傳統的纖維通常為桿狀，且有圓形及不同形狀的橫切面。近來日本東京的紡織品及玻璃纖維制造商Nitto Boseki (NITTOBO)研發出扁平纖維技術[1]，扁纖的橫切面較接近長方形，其扁平率(FR)的計算方式為長除以寬(圖一)。
圖一 一般纖維及扁平纖維
我們將圓形橫切面的纖維稱之為一般纖維。根據其公開專利和報告[1]，扁纖 (寬7 µm，長28 µm，FR = 4) 充填的熱塑性材料板，翹曲變形狀況顯然比添加一般纖維還要輕微[2]，其翹曲幅度改善了80%。
然而目前的學術研究中，對于扁纖復材知之甚少，甚至連現有的尖端技術也無法模擬扁纖填料的成型過程，使其成為一個相當具挑戰性的難題。因此目前的首要之務是找出可預測扁纖復材強化產品效益的方法。現在Moldex3D最新版本已可模擬先進的扁纖射出成型，以觀察其改善翹曲的情形。以下案例將進行分別含有圓纖和扁纖的復合材料來進行觀察，其玻纖/PP的濃度比皆為0wt%。其中圓纖的長LF為0.3 mm，纖維直徑為15 µm，展弦比為20；扁纖的長LF為0.5 mm，扁平率FR=4，長Lmin = 7µm ，寬 Lmax = 28µm 。
由圖二的模擬結果可明顯看出，與圓纖相較，扁纖的翹曲變形可獲得明顯改善。此外圖三也顯示扁纖沿著X軸流長的Y方向(厚度方向)位移，比圓纖的還要減少了60%。由此可見，Moldex3D軟件成功仿真出了扁纖的翹曲變形現象，說明了添加扁纖的熱塑性材料在未來可以有更廣泛的應用[3]。
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