翘曲是塑胶制品未按照设计的形状成形，却发生变形扭曲的现象。而发生翘曲的根本原因是零件收缩的变化。如果整个塑件在所有方向和所有位置有均匀的收缩，则塑件只会尺寸变小，而不会发生翘曲;然而，由于产品设计、模具设计、材料及工艺等的影响，要达到均匀收缩是非常困难的。引起收缩率变化的原因为以下四个方面：

- 冷却不均
- 收缩不均
- 取向效应
- 角落效应

而减少翘曲，使翘曲符合设计要求，对于设计一个成功零件至关重要。

今天我们一起来探讨如何减少由于收缩不均引起的变形。

一、收缩不均的定义
收缩不均也称为区域收缩或各向同性收缩，这是零件一个区域内或某个单元内的区域变化。对于中性面和双层面网格，各向同性收缩结果定义为平行和垂直收缩的平均结果。对于3D而言，收缩不均属于正交各向异性收缩，因为它要考虑全部三个方向。体积收缩率的结果是一个很好的结果，可以用来评估整个零件范围内的收缩一致性。

通常，区域收缩问题由以下原因引起：

- 壁厚变化
- 浇口位置
- 工艺设置，特别是保压曲线
- 冷却系统的排布

二、减少收缩不均引起的变形
优化制品变形一般从两方面着手：一方面是优化制品的结构强度，另一方面减少制品内部应力。而内应力可分为制品因收缩不均而产生的残余应力，另一部分是制品受到外力而产生的内应力。

下图示节选自moldflow应用手册，根据红色框内提示，解决区域收缩导致的翘曲，可能的解决方案包括：

1. 使用保压曲线（减少因收缩不均产生的残余应力）
2. 减少零件中的厚度变化（减少因收缩不均产生的残余应力及优化产品结构强度）
3. 消除热点

2.1 制品介绍及原因分析
制品尺寸为200 X 100 X 10,主壁厚为2.0mm,侧壁壁厚为1.0mm。由于大多数加玻纤的材料产生变形的主要原因为取向效应，为了更好的探讨解决收缩不均引起变形的方法，这里将选用PA66 (Ultramid A3K)未加玻纤的材料进行分析。浇口放置于产品中心。原始方案工艺设置如下图。

从以上分析结果可以看出，制品出现变形的主要原因是收缩不均。据下图体积收缩结果，制品整体体积收缩率分布不均匀。

2.2 使用保压曲线降低内应力
通过原始方案中顶出时的体积收缩率图可以看出，制品收缩分布不均匀，短边骨位处收缩相对较小，末端顶部收缩变大，制品中心收缩较小，短边出现下凹变形。为了改善短边下凹，应使短边骨位收缩变大，末端顶部收缩变小，保压曲线调整如下图：

通过调整保压曲线，减少制品压力梯度的影响，压力控制着单元冻结时的收缩;压力越高，收缩越小。控制体积收缩率越均匀，从而减少制品翘曲。

2.3 优化厚度降低内应力
根据体积收缩结果可以看出，侧壁与底面体积收缩差异较大，为了使收缩更加均匀，下面将优化侧壁壁厚，保压曲线仍用原始方案设置，如下图所示：

通过优化壁厚，减小厚度差异，从而减少内应力，制品变形得到一定改善。

2.4 优化零件结构刚度
零件结构刚度是指零件承受载荷后抵抗发生变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示， 材料力学中，对于弹性均质材料，梁的截面弯曲刚度以EI表示，其值为一常数，可由弹性均质材料梁的挠曲线的微分方程可以推导出:

EI=M/(1/r)=M/φ

式中：M—跨中最大弯矩；
r—截面曲率半径；
EI—梁的截面弯曲刚度，E为弹性材料的弹性模量，I为截面的惯性矩；
φ—截面曲率。

从以上计算公式可以看出，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。因此优化零件结构刚度，除了选用弹性模量高的材料外，可以增加断面的惯性矩。下面是关于惯性矩的计算公式。

式中：
I—截面的惯性矩；
A—截面面积。

从式中了解到Z越大，对底面惯性矩越大，截面抵抗弯曲变形的能力越强。因此对于前述制品变形的改善，可以适当增加周圈骨位高度。保压曲线仍按原始方案，对比结果如下：

通过周圈增加2mm,制品变形明显减小，甚至改变变形趋势。

三、小结
注塑制品的变形主要是两股力量的对决。一是制品本身的强度，二是制品内部应力。因此要减少变形可通过增加制品本身的强度，如选择弹性模量较大的材料，增加惯性矩等;也可通过调整保压曲线或优化壁厚分布，使体积收缩更均匀，从而减小内应力，改善变形程度。