大綱

建準(zhǔn)電機(jī)導(dǎo)入Moldex3D進(jìn)階熱流道模塊，深入探討熱流道內(nèi)的溫度變化，了解熱流道內(nèi)部會(huì)影響成型效率的環(huán)節(jié)，并針對(duì)熱流道進(jìn)行改良優(yōu)化。

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)熱流道呈現(xiàn)溫度不足趨勢(shì)，塑料過(guò)冷形成流動(dòng)阻力，影響射出行為而造成不穩(wěn)定之情況。之后針對(duì)溫度較低問(wèn)題進(jìn)行流道尺寸改良與變更線圈設(shè)計(jì)，改善熱流道內(nèi)的冷料現(xiàn)象，最終提升產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定性及效益。

挑戰(zhàn)

1、系統(tǒng)壓力損失過(guò)大問(wèn)題

2、提升生產(chǎn)效益

解決方案

原設(shè)計(jì)在充填初期時(shí)，料溫在熱澆道內(nèi)已經(jīng)呈現(xiàn)偏低趨勢(shì)。料溫較低的塑料經(jīng)過(guò)閥澆口時(shí)，會(huì)影響射出甚至有阻塞風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的熱流道，改變流道尺寸及線圈設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，射出穩(wěn)定性高且損失壓力低，證明經(jīng)設(shè)計(jì)變更后能有效改善熱流道溫度下降問(wèn)題，并使穩(wěn)定性提升，整體的成型效益提高。

效益

1、改善系統(tǒng)壓力損失過(guò)大問(wèn)題

2、找出冷料位置，配合設(shè)計(jì)變更進(jìn)行優(yōu)化

3、 減少實(shí)際加工、測(cè)試成本

4、最小設(shè)計(jì)變更下達(dá)到最佳效果

5、提升射出穩(wěn)定性

案例研究

在本案中，建準(zhǔn)電機(jī)在上機(jī)試模時(shí)經(jīng)由機(jī)臺(tái)回饋曲線，發(fā)現(xiàn)有射出壓力過(guò)高且不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致每次射出壓力變化大。建準(zhǔn)電機(jī)依據(jù)廠商提供數(shù)據(jù)進(jìn)行Moldex3D進(jìn)階熱流道分析，希望經(jīng)由分析能找出熱流道問(wèn)題點(diǎn)，并進(jìn)一步優(yōu)化。

經(jīng)由塑料流動(dòng)波前溫度分析發(fā)現(xiàn)，熱澆道系統(tǒng)在部分區(qū)域波前溫度偏低，溫度場(chǎng)呈現(xiàn)異常情況(時(shí)間：EOF)。如圖一所示，熱流道內(nèi)部箭頭標(biāo)示位置，呈現(xiàn)塑料流動(dòng)波前溫度過(guò)低趨勢(shì)(圖一a)，而熱流道外部也有相同趨勢(shì)(圖一b)。

圖一 塑料流動(dòng)波前溫度分析：(a)熱流道內(nèi)部；(b)熱流道外部(時(shí)間：EOF)

發(fā)現(xiàn)熱流道局部低溫的現(xiàn)象與位置后，為了進(jìn)一步了解此現(xiàn)象的原因，建準(zhǔn)電機(jī)接著分析填充各階段溫度變化，結(jié)果如圖二所示。可以發(fā)現(xiàn)充填初期(0.078秒)熱流道內(nèi)部箭頭位置料溫極低，而到了0.156秒，因高速射出剪切生熱，冷料減少，填充至VP時(shí)幾乎無(wú)料溫偏低趨勢(shì)。

圖二 充填階段流動(dòng)波前溫度分析：(a) 0.078秒，(b) 0.156秒，(c) 0.231秒，(d) 0.329秒 (VP)

進(jìn)一步觀察各階段波前溫度變化，結(jié)果如圖三所示。在EOF時(shí)，流道冷料僅出現(xiàn)于轉(zhuǎn)角，而到了EOC，許多區(qū)域皆開(kāi)始出現(xiàn)冷料，到了開(kāi)模階段，塑料低溫情況加重，同樣的情況也可以由熱澆道截面溫度結(jié)果得知(圖四)，這些都導(dǎo)致射出壓力過(guò)高且不穩(wěn)定的情況。

圖三 各階段流動(dòng)波前溫度分析：(a) EOF，(b) EOP，(c) EOC，(d) 開(kāi)模

圖四 各階段熱澆道截面溫度分析：(a) EOF，(b) EOP，(c) EOC，(d)開(kāi)模

根據(jù)上述分析結(jié)果，建準(zhǔn)電機(jī)將熱澆道做局部優(yōu)化，針對(duì)熱流板、加熱線圈以及流道轉(zhuǎn)角進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，結(jié)果如圖五所示。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的分析結(jié)果如圖6所示，熱流道內(nèi)部，箭頭標(biāo)示位置，已經(jīng)沒(méi)有溫度過(guò)低趨勢(shì)，而熱流道外部也有相同結(jié)果。

圖五 熱澆道之原始設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)變更比較

圖六 優(yōu)化后之塑料流動(dòng)波前溫度分析：(a) 熱流道內(nèi)部 ，(b) 熱流道外部 (時(shí)間:EOF)

實(shí)際試模結(jié)果如圖七、圖八，結(jié)果顯示建準(zhǔn)電機(jī)將熱澆道做局部優(yōu)化后，產(chǎn)品射出時(shí)不合理壓力過(guò)高情況已經(jīng)獲得改善。

圖七 現(xiàn)場(chǎng)壓力響應(yīng)圖比較(熱澆道及噴嘴損失壓力)

圖八 現(xiàn)場(chǎng)壓力響應(yīng)圖比較(產(chǎn)品射出)

結(jié)果

建準(zhǔn)電機(jī)藉由Moldex3D進(jìn)階熱流道模塊分析發(fā)現(xiàn)冷料位置，確實(shí)找出射出不穩(wěn)定與壓力異常原因。利用軟件分析之冷料位置進(jìn)行設(shè)計(jì)變更優(yōu)化，內(nèi)容包含流道設(shè)計(jì)與熱澆道加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。結(jié)果顯示，優(yōu)化后熱澆道壓力下降達(dá)50%，且呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)，證明改善流道溫度分布后可有效的改善成型效益，Moldex3D的溫度分析與實(shí)際的內(nèi)部看不到情況是相符的。利用Moldex3D 可讓非熱流道設(shè)計(jì)廠商也能夠參與或擁有熱流道設(shè)計(jì)概念，提升模具與產(chǎn)品生產(chǎn)能力。