复合材料热压注塑一体成型平板制品翘曲变形影响因素分析

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.008

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (5): 50-56.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.05.008

复合材料热压注塑一体成型平板制品翘曲变形影响因素分析

应祺辉¹^,²(), 贾志欣¹(), 高利珍¹^,³, 刘立君¹, 李继强¹, 吴希然¹^,², 陈博杰⁴

^1.浙大宁波理工学院机电与能源工程学院，浙江宁波 315100
^2.浙江大学机械工程学院，杭州 310012
^3.浙江理工大学机械工程学院，杭州 310018
^4.宁波市计量测试研究院，浙江宁波 315100

收稿日期:2024-06-19 出版日期:2025-05-26 发布日期:2025-05-22
通讯作者: 贾志欣（1970—），女，教授，从事复合材料成型工艺及模具技术、模具表面激光强化研究，jzx@nit.zju.edu.cn
E-mail:22225151@zju.edu.cn;jzx@nit.zju.edu.cn
作者简介:应祺辉（1999—），男，研究生，从事复合材料热压⁃注塑一体成型工艺研究，22225151@zju.edu.cn
基金资助:
宁波市重点研发计划暨“揭榜挂帅”项目(2022Z044);浙江省市场监督管理局科技计划项目(ZC2023061)

Analysis of factors affecting warping and deformation of composite⁃integrated over⁃molding flat products

YING Qihui¹^,²(), JIA Zhixin¹(), GAO Lizhen¹^,³, LIU Lijun¹, LI Jiqiang¹, WU Xiran¹^,², CHEN Bojie⁴

^1.School of Mechatronics and Energy Engineering，NingboTech University，Ningbo 315100，China
^2.School of Mechanical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310012，China
^3.School of Mechanical Engineering，Zhejiang Sci?Tech University，Hangzhou 310018，China
^4.Ningbo Institute of Measurement and Testing，Ningbo 315100，China

Received:2024-06-19 Online:2025-05-26 Published:2025-05-22
Contact: JIA Zhixin E-mail:22225151@zju.edu.cn;jzx@nit.zju.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

热压⁃注塑一体成型复合了热压工艺和注塑工艺，一体成型制品因材料收缩率的不同，冷却定型后形成中间凹四边翘曲的“碗形”结构。为了研究预浸料预热时间、模具温度、熔体温度、注射速度、注射压力和保压压力，设计正交实验，分析工艺参数对复合制品翘曲变形的影响规律。结果表明，预热时间对翘曲变形有显著影响，而注射速度的影响较小。通过信噪比极差分析可知，各因素对复合制品翘曲量影响程度的主次排序为：预热时间>保压压力>注射压力>熔体温度>模具温度>注射速率，并获得了制造较小翘曲量复合制品的最优工艺参数。

关键词: 复合材料, 翘曲变形, 工艺参数, 一体成型, 信噪比

Abstract:

Integrated over⁃molding is based on a combination of hot press and injection molding processes. Owing to the different shrinkage rates of materials， the molded products formed a “bowl⁃shaped” structure with a concave center and warped sides after cooling and shaping. To investigate the preheating time of prepregs， mold temperature， melt temperature， injection speed， injection pressure and holding pressure， an orthogonal experiment was designed to analyze the influence of process parameters on the warping and deformation of the molded products. The results indicated that the preheating time had a significant effect on the warpage deformation， whereas the injection speed showed a smaller effect. Through the signal⁃to⁃noise ratio analysis， the influence of each factor on the warpage of composite products was followed by by an order of preheating time>holding pressure>injection pressure>melt temperature>mold temperature>injection speed. The optimal process parameters were obtained for manufacturing composite products with small warpage.

Key words: composite material, warp deformation, process parameter, integrated over?molding, signal?to?noise ratio

中图分类号:

TQ316

应祺辉, 贾志欣, 高利珍, 刘立君, 李继强, 吴希然, 陈博杰. 复合材料热压注塑一体成型平板制品翘曲变形影响因素分析[J]. 中国塑料, 2025, 39(5): 50-56.

YING Qihui, JIA Zhixin, GAO Lizhen, LIU Lijun, LI Jiqiang, WU Xiran, CHEN Bojie. Analysis of factors affecting warping and deformation of composite⁃integrated over⁃molding flat products[J]. China Plastics, 2025, 39(5): 50-56.

图/表 16

图1 热压⁃注塑一体成型实验平台

Fig.1 Integrated over⁃molding experiment platform

图2 热压⁃注塑一体成型工艺流程

Fig.2 Integrated over⁃molding process

水平	因素
水平	A/s	B/℃		C/℃		D/mm·s^-1	E/MPa	F/MPa
1	20		40		220	70	45	30
2	25		50		230	80	55	40
3	30		60		240	90	65	50
4	35		70		250	100	75	60
5	38		80		260	110	85	70

表 1 正交实验因素水平表

Tab.1 Factor level of the orthogonal test

图3 热压⁃注塑一体成型复合制品

Fig.3 Integrated over⁃molding composite product

图4 测量点分布示意图

Fig.4 Schematic diagram of the measurement point distribution

图5 翘曲量测量坐标示意图

Fig.5 Warpage measurement coordinate

图6 注塑包覆分析

Fig.6 Injection molding overlay analysis

图7 复合制品的翘曲变形

Fig.7 Warp deformation of the composite product

编号	因素						结果
编号	A/s	B/℃	C/℃	D/ mm·s^-1	E/MPa	F/MPa	翘曲量/mm	信噪比
1	20	40	220	70	45	30	2.11	-6.49
2	20	50	250	110	55	60	2.59	-10.44
3	20	60	230	100	65	40	2.99	-11.65
4	20	70	260	90	75	70	2.44	-9.69
5	20	80	240	80	85	50	2.56	-9.62
6	25	40	240	100	75	60	2.88	-12.31
7	25	50	220	90	85	40	3.08	-11.29
8	25	60	250	80	45	70	2.86	-5.98
9	25	70	230	70	55	50	3.91	-14.41
10	25	80	260	110	65	30	3.82	-9.77
11	30	40	260	80	55	40	3.67	-18.04
12	30	50	240	70	65	70	2.84	-11.85
13	30	60	220	110	75	50	4.12	-8.76
14	30	70	250	100	85	30	3.03	-12.30
15	30	80	230	90	45	60	4.86	-8.15
16	35	40	230	110	85	70	2.93	-13.74
17	35	50	260	100	45	50	7.98	-8.27
18	35	60	240	90	55	30	3.33	-15.42
19	35	70	220	80	65	60	5.90	-9.19
20	35	80	250	70	75	40	5.25	-12.44
21	38	40	250	90	65	50	2.74	-9.12
22	38	50	230	80	75	30	3.05	-13.38
23	38	60	260	70	85	60	4.19	-9.07
24	38	70	240	110	45	40	4.12	-7.76
25	38	80	220	100	55	70	4.66	-9.34

表2 正交实验结果

Tab.2 Results of the orthogonal tests

水平	A	B	C	D	E	F
1	-7.33	-9.01	-11.47	-10.85	-11.94	-9.58
2	-10.32	-10.97	-10.12	-10.73	-11.05	-10.75
3	-8.17	-9.48	-12.02	-12.2	-13.45	-10.91
4	-10.60	-10.38	-9.97	-10.42	-11.31	-12.01
5	-9.62	-10.78	-10.05	-10.96	-11.85	-10.72
极差值	3.27	1.96	2.05	1.78	2.4	2.43
排序	1	5	4	6	3	2

表3 均值分析表

Tab.3 Mean value analysis table

图8 预热时间与翘曲量的关系

Fig.8 Relationship between the preheating time and warpage

图9 模具温度与翘曲量的关系

Fig.9 Relationship between the mold temperature and warpage

图10 熔体温度与翘曲量的关系

Fig.10 Relationship between the melt temperature and warpage

图11 注射速度与翘曲量的关系

Fig.11 Relationship between the injection speed and warpage

图12 注射压力与翘曲量的关系

Fig.12 Relationship between the injection pressure and warpage

图13 保压压力与翘曲量的关系

Fig.13 Relationship between the holding pressure and warpage

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