CN114654623A - 注塑模具反变形修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注塑模具反变形修正方法，可较为准确地预测出实际产品的偏差值，有效解决塑料产品注塑后变形的问题，降低模具成本。包括如下步骤：1）由产品公差图确定产品的基准点和多个测量点；2）调整产品3D数模中各测量点的基本尺寸值；3）首次模流变形分析；4）模具的设计和制造；5）首次模具试模；6）试模样件的测量点尺寸测量；7）获得变形修正系数K_i；8）建立产品反变形3D数模；9）二次模流变形分析；10）模具修改；11）二次模具试模。本发明修正方法可以建立试模样件分析变形量修正值与实际测量值之间的对应关系，则在二次模流变形分析时，可预测出产品的预测测量值，从而减小模具成本。

Description

注塑模具反变形修正方法

技术领域

本发明属于注塑模具技术领域，尤其涉及注塑模具反变形修正方法。

背景技术

在汽车轻量化发展趋势下，塑料替代金属是其中的一个重要部分。而注塑产品以生产效率高，可制造复杂结构产品而应用广泛。

一些高性能的塑料产品可很好地替代金属零件，比如用玻璃纤维增强的塑料零件可长期工作在发动机舱120℃的环境下。但此类材料注塑产品有一个主要的技术难点，即由于玻璃纤维的取向性，导致了材料收缩的各向异性，注塑后产品收缩变形很大，且不均匀，复杂结构时更加剧了变形的不确定性。而有些汽车塑料零件有较严格的公差，这就要求对注塑模具进行反变形修正，以尽可能避免造成产品和模具报废。

注塑模具的反变形修正方法是指，产品在设计注塑模具前，通过预先反向修正产品3D数模的形状尺寸，并且按照修正后的产品3D数模设计模具，经模具注塑生产，产品收缩变形后，恰好符合理论尺寸公差的方法。

现有技术中，注塑模具的反变形修正方法通常包括如下步骤：产品设计、模具设计、模具优化、试模、模流分析、数据统计、反变形（预变形）3D数模制作、二次试模。

仅其中的模流分析而言，当前CAE难以保证软件分析和实际产品偏差相近，尤其对于测量点多、结构复杂的产品，也难以保证每一个测量点的偏差趋势也一致，并且也没有把两者的关系联系起来，则无法真正预测出实际产品的偏差值，则需要多次反复修改模具才能生产出合格产品。

发明内容

本发明提供一种注塑模具反变形修正方法，可较为准确地预测出实际产品的偏差值，有效解决塑料产品注塑后变形的问题，降低模具成本。

在本申请的一些实施例中，一种注塑模具反变形修正方法，包括如下步骤：

1）由产品公差图确定产品的基准点和多个测量点；

2）调整产品3D数模中各测量点的基本尺寸值，根据产品公差图在产品3D数模中调整各测量点的基本尺寸值，得到调整后的产品3D数模；

3）首次模流变形分析，对步骤2）中调整后的产品3D数模进行首次模流变形分析，得到基准点对应的分析变形量以及各测量点对应的分析变形量，以基准点的分析变形量为基准，对各测量点的分析变形量进行修正，得到各测量点的分析变形量修正值ΔP_i；

4）模具的设计和制造，使用步骤2）中调整后的产品3D数模进行模具设计和制造；

5）首次模具试模，直至注塑工艺基本稳定后加工出多个试模样件；

6）试模样件的测量点尺寸测量，待多个试模样件尺寸形状稳定后对其各测量点进行尺寸测量，得到所有试模样件各测量点的测量值；判断所有试模样件同一测量点测量值的极差值是否均小于该测量点公差的第一设定范围，若是则注塑工艺稳定，进行步骤7），若否则优化解决；

7）获得试模样件各测量点对应的变形修正系数K_i，K_i由以下公式获得：K_i×ΔP_i=ΔQ_i，其中ΔQ_i为试模样件各测量点对应的实际测量值，对于多个试模样件的同一测量点，ΔQ_i与所有试模样件该同一测量点的测量值有关；

8）建立产品反变形3D数模；

9）二次模流变形分析，将产品反变形3D数模进行模流变形分析，获得产品反变形3D数模中各测量点对应的分析变形量修正值ΔP_i′，并计算产品反变形3D数模中各测量点对应的预测测量值ΔQ_i′，ΔQ_i′由以下公式计算获得：K_i×ΔP_i′=ΔQ_i′，将ΔQi′与步骤6）中试模样件各测量点对应的实际测量值ΔQ_i比较，并判断各测量点对应的ΔQi′与ΔQ_i差值是否小于该测量点公差的第二设定范围，若是，判定修正有效，若否，则修改产品反变形3D数模，直至各测量点对应的ΔQi′与ΔQ_i差值均小于该测量点公差的第二设定范围，确定产品反变形3D数模；

10）模具修改，根据步骤9）中确定的产品反变形3D数模修改模具，对加工出的模具零件进行尺寸检测并判断是否满足精度要求，若是，进行步骤11），若否则重新加工；

11）二次模具试模。

通过首次模流变形分析并试模后，进行试模样件的尺寸测量，并建立试模样件分析变形量修正值与实际测量值之间的对应关系，获得变形修正系数K_i，则在建立反变形3D数模后进行二次模流变形分析时，可通过变形修正系数K_i与二次模流变形分析中的分析变形量修正值ΔP_i′，即可预测出产品的预测测量值，通过预测出的测量值再对产品3D数模进行修改，最终生产出合格的产品，则本申请注塑模具反变形修正方法易于实现，产品的实际测量值可较为准确地预测出，从而减小模具修改次数，有效解决塑料产品注塑后变形的问题，减小模具成本。

在本申请的一些实施例中，所述第一设定范围为15%-25%，所述第二设定范围为5%-15%，且第二设定范围小于所述第一设定范围。

在本申请的一些实施例中，对于多个试模样件的同一测量点，ΔQi为所有试模样件同一测量点测量值的平均值或平均值±α，α为经验值。

在本申请的一些实施例中，步骤10）中加工出的零件尺寸精度要求为+/-0.015mm。

在本申请的一些实施例中，步骤11）中，二次试模样件测量偏差应满足：所有测量点偏差在<75%公差带内，且95%的测量点偏差在<50%公差带内；对于不满足上述条件的测量点，进行单项尺寸模具修改。

在本申请的一些实施例中，在步骤2）和步骤3）之间还包括对产品测量点进行编号的步骤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据实施例的注塑模具反变形修正方法流程图；

图2是根据实施例的注塑产品原始3D数模；

图3是图2的正视图；

图4是图2的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例一种注塑模具反变形修正方法，具体包括如下步骤：

1）由产品公差图确定产品的基准点和多个测量点；本实施例中产品为汽车AGS框架横梁，其原始3D数模如图2所示，2D图纸如图3和图4所示，均为给定数据，产品整体呈具有一定弧度的长条形，产品的基准点和测量点在给定的产品公差图中明确标出，产品基准点（DATUM或RPS点）为图3和图4中的X1、X2、X3、X4、Z6、Y5和Z7点，产品的测量点为多个，图3和图4中的仅示意标出其中部分测量点，如图3和图4中的测量点L1、L2、R1、R2，并在公差图中给出了各测量点相应的基本尺寸及公差；

2）调整产品3D数模中各测量点的基本尺寸值，根据产品公差图在产品3D数模中调整各测量点的基本尺寸值，得到调整后的产品3D数模；具体地，产品3D数模中各测量点基本尺寸值调整应按照以下规则进行：对于产品孔类要调整到中值略小，轴类到中值略大，具体数值为调整到中值后再调整公差的10%，不对称公差的尺寸要先调整到公差带的中值，再按以上原则调整10%；经以上调整后在模具制造过程中可以简化制造标准，降低加工等后续工序的识别难度和工作量；

3）首次模流变形分析，对步骤2）中调整后的产品3D数模进行首次模流变形分析，得到基准点对应的分析变形量以及各测量点对应的分析变形量，以基准点的分析变形量为基准，对各测量点的分析变形量进行修正，得到各测量点的分析变形量修正值ΔP_i；即各测量点对应的分析变形量修正值ΔP_i为模流变形分析图中测量点的分析变形量与基准点的分析变形量的差值；具体地，以模流变形分析后产品3D数模中基准点X1的分析变形量为向左变形偏移2mm、测量点L1的分析变形量为向左变形偏移4mm为例，经修正后，测量点L1的分析变形量修正值ΔP₁为4-2=2mm；

4）模具的设计和制造，使用步骤2）中调整后的产品3D数模进行模具设计和制造；在重点测量点对应的位置，设计成可更换镶件或调整垫块，方便后期调整产品的形状和尺寸，降低模具成本；

5）首次模具试模，直至注塑工艺基本稳定后加工出多个试模样件；试模时应先排除模具结构和注塑工艺引起的问题，即先解决模具动作、结构等问题，再解决产品外观类缺陷问题，直到注塑工艺基本稳定，此处所述注塑工艺基本稳定是指模具生产过程稳定，能正常连续地生产出无外观缺陷的多个样件；6）试模样件的测量点尺寸测量，待多个试模样件尺寸形状稳定后对其各测量点进行尺寸测量，得到所有试模样件各测量点的测量值；判断所有试模样件同一测量点测量值的极差值是否均小于该测量点公差的第一设定范围，若是则注塑工艺稳定，进行步骤7），若否则优化解决；通常试模样件在加工后静置24小时，其尺寸形状已稳定，此时开始对其进行测量，对于测量点多、结构复杂的试模样件，应使用测量支架，且测量支架定位基准应符合产品2D图纸；产品测量应按照R&R（测量系统分析中的重复性与再现性分析）检测要求，测量试模样件数不少于10件，要求所有试模样件同一测量点的极差值（即测量值的极差值）均小于该测量点公差的第一设定范围，如个别测量点的极差值不能满足此，应调查是否是由于注塑机本身性能、温度控制等原因并解决，直到所有测量点极差值满足要求为止；

7）对步骤3）中的各测量点对应的分析变形量修正值ΔP_i及步骤6）中的各测量点的测量值进行数据统计，获得试模样件各测量点对应的变形修正系数K_i；具体地，K_i由以下公式获得：K_i×ΔP_i=ΔQ_i，其中ΔP_i为步骤3）所述的各测量点对应的分析变形量修正值ΔP_i，ΔQ_i为试模样件各测量点对应的实际测量值，对于多个试模样件的同一测量点，ΔQ_i与所有试模样件该同一测量点的测量值有关，各测量点的测量值在步骤6）中测得；即对于每个测量点，通过公式K_i×ΔP_i=ΔQ_i建立测量点的分析变形量修正值ΔP_i和实际测量值ΔQ_i之间的对应关系，以求出所有测量点的变形修正系统K_i；比如对于1号测量点，其对应的变形修正系数K₁=ΔQ₁/ΔP₁，2号测量点的变形修正系数K₂=ΔQ₂/ΔP₂，3号测量点的变形修正系数K₃=ΔQ₃/ΔP₃，以此类推，求出所有测量点的变形修正系数K_i，i=1、2、3.....n，n为正整数；

8）建立产品反变形3D数模，根据步骤6）中试模样件的实际测量值，可通过软件（比如UG）的变形修改功能，建立产品反变形3D数模；

9）二次模流变形分析，将步骤8）中建立的产品反变形3D数模进行模流变形分析，获得产品反变形3D数模中各测量点对应的分析变形量修正值ΔP_i′，并计算产品反变形3D数模中各测量点对应的预测测量值ΔQ_i′，ΔQ_i′由以下公式计算获得：K_i×ΔP_i′=ΔQ_i′；此处ΔP_i′的计算方式同步骤3）中ΔP_i的计算方式，即为模流变形分析图中产品反变形3D数模的测量点的分析变形量与基准点的分析变形量的差值，在此不再赘述；然后，将ΔQi′与步骤6）中试模样件各测量点对应的实际测量值ΔQ_i比较，并判断各测量点对应的ΔQi′与ΔQ_i差值是否小于该测量点对应公差的第二设定范围，若是，判定修正有效，即产品反变形3D数模中此测量点有效；对于个别超差的测量点，则根据偏差情况修改产品反变形3D数模，直至各测量点对应的ΔQi′与ΔQ_i差值均小于该测量点公差的第二设定范围，确定产品反变形3D数模；

10）模具修改，根据步骤9）中确定的产品反变形3D数模修改步骤4）中制造的模具，对修改后的模具零件应进行尺寸检测并判断是否满足精度要求，若是，进行步骤11），若否则重新加工；本实施例中该精度要求是+/-0.015mm。11）二次模具试模。

在本申请的一些实施例中，为便于区分各测量点以及数据统计，在步骤2）和步骤3）之间还包括对产品测量点进行编号的步骤，编号规则可按照测量点个数进行编号，比如若有100个测量点，则按照顺序将100个测量点分别编号为1号测量点、2号测量点......100号测量点；若产品轴对称，对称位置序号相同，并以左右区分，比如L9表示对称轴左侧的9号测量点，R9与其对称的对称轴右侧9号测量点，以方便统计和分析。

步骤6）中第一设定范围以15%-25%为宜，步骤9）中第二设定范围以5%-15%为宜，第二设定范围小于第一设定范围。本实施例中第一设定范围取值为20%，第二设定范围为10%。

对于试模样件各测量点对应的实际测量值ΔQ_i，其可以取值为所有试模样件同一测量点测量值的平均值或该平均值±α，α为经验值，即根据经验，将平均值上下浮动α值。

步骤11）中，出于量产考虑，二次试模样件测量偏差应满足：所有测量点偏差在<75%公差带范围内，且95%的测量点偏差在<50%公差带内；对于不满足上述条件的测量点，由于数量较少，则只需分析该尺寸偏差产生原因以及偏差方向及数值，进行单项尺寸修改即可。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种注塑模具反变形修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）由产品公差图确定产品的基准点和多个测量点；

2）调整产品3D数模中各测量点的基本尺寸值，根据产品公差图在产品3D数模中调整各测量点的基本尺寸值，得到调整后的产品3D数模；

3）首次模流变形分析，对步骤2）中调整后的产品3D数模进行首次模流变形分析，得到基准点对应的分析变形量以及各测量点对应的分析变形量，以基准点的分析变形量为基准，对各测量点的分析变形量进行修正，得到各测量点的分析变形量修正值ΔP_i；

4）模具的设计和制造，使用步骤2）中调整后的产品3D数模进行模具设计和制造；

5）首次模具试模，直至注塑工艺基本稳定后注塑出多个试模样件；

6）试模样件的测量点尺寸测量，待多个试模样件尺寸形状稳定后对其各测量点进行尺寸测量，得到所有试模样件各测量点的测量值；判断所有试模样件同一测量点测量值的极差值是否均小于该测量点公差的第一设定范围，若是则注塑工艺稳定，进行步骤7），若否则优化解决；

7）获得试模样件各测量点对应的变形修正系数K_i，K_i由以下公式获得：K_i×ΔP_i=ΔQ_i，其中ΔQ_i为试模样件各测量点对应的实际测量值，对于多个试模样件的同一测量点，ΔQ_i与所有试模样件该同一测量点的测量值有关；

8）建立产品反变形3D数模；

9）二次模流变形分析，将产品反变形3D数模进行模流变形分析，获得产品反变形3D数模中各测量点对应的分析变形量修正值ΔP_i′，并计算产品反变形3D数模中各测量点对应的预测测量值ΔQ_i′，ΔQ_i′由以下公式计算获得：K_i×ΔP_i′=ΔQ_i′，将ΔQi′与步骤6）中试模样件各测量点对应的实际测量值ΔQ_i比较，并判断各测量点对应的ΔQi′与ΔQ_i差值是否小于该测量点公差的第二设定范围，若是，判定修正有效，若否，则修改产品反变形3D数模，直至各测量点对应的ΔQi′与ΔQ_i差值均小于该测量点公差的第二设定范围，确定产品反变形3D数模；

10）模具修改，根据步骤9）中确定的产品反变形3D数模修改模具，对加工出的模具零件进行尺寸检测并判断是否满足精度要求，若是，进行步骤11），若否则重新加工；

11）二次模具试模。

2.根据权利要求1所述的注塑模具反变形修正方法，其特征在于，

所述第一设定范围为15%-25%，所述第二设定范围为5%-15%，且第二设定范围小于所述第一设定范围。

3.根据权利要求1所述的注塑模具反变形修正方法，其特征在于，

对于多个试模样件的同一测量点，ΔQi为所有试模样件同一测量点测量值的平均值或平均值±α，α为经验值。

4.根据权利要求1所述的注塑模具反变形修正方法，其特征在于，

步骤10）中加工出的零件尺寸精度要求为+/-0.015mm。

5.根据权利要求1所述的注塑模具反变形修正方法，其特征在于，

步骤11）中，二次试模样件测量偏差应满足：所有测量点偏差在<75%公差带内，且95%的测量点偏差在<50%公差带内；对于不满足上述条件的测量点，进行单项尺寸模具修改。

6.根据权利要求1所述的注塑模具反变形修正方法，其特征在于，

在步骤2）和步骤3）之间还包括对产品测量点进行编号的步骤。

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