大綱

大型聯(lián)結(jié)車衛(wèi)星導(dǎo)航車架的前蓋，為了要滿足組裝及外觀需求，必須要克服產(chǎn)品變形問題。在原始設(shè)計(jì)中，變形量已達(dá)2.3mm，遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格0.3mm以內(nèi)的范圍(圖一)。TomTom利用Moldex3D模流分析軟件，仿真多項(xiàng)設(shè)計(jì)變更的翹曲結(jié)果，成功選出最佳設(shè)計(jì)方案，滿足產(chǎn)品尺寸要求。

挑戰(zhàn)

? 試模結(jié)果發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的產(chǎn)品變形

? 產(chǎn)品接縫超過規(guī)格可容忍范圍(須<0.3mm)

圖一 產(chǎn)品變形導(dǎo)致接縫達(dá)2.3mm，超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格

解決方案

TomTom利用Moldex3D eDesign和纖維配向模塊進(jìn)行翹曲變形問題診斷，模擬多項(xiàng)設(shè)計(jì)變更的溫度、壓力降及機(jī)械性質(zhì)，成功優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，改善變形問題。

效益

? 產(chǎn)品接縫大幅縮小，由原本的2.3mm縮小至0.25mm

? 減少了3次的試模

? 良率由55%提高至92%

? 節(jié)省USD$20,000的成本，并縮短6周的研發(fā)時(shí)間

案例研究

本案例的產(chǎn)品是大型聯(lián)結(jié)車衛(wèi)星導(dǎo)航車架，主要功能為支撐導(dǎo)航儀器。為了改善嚴(yán)重的翹曲問題，TomTom利用Moldex3D eDesign模擬原始設(shè)計(jì)的成型條件，發(fā)現(xiàn)在原始設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品組裝的接合處有2.3mm的縫隙，超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(須<0.3mm)。從Moldex3D模流分析結(jié)果(圖二)可看出產(chǎn)品邊緣有嚴(yán)重的翹曲。圖二的虛線呈現(xiàn)其變形趨勢，此現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致組裝困難及外觀瑕疵，也會(huì)直接影響產(chǎn)品的功能。

此外，透過Moldex3D仿真分析顯示（圖三），原始設(shè)計(jì)有劇烈的壓力降，是導(dǎo)致產(chǎn)品變形的主因；另一項(xiàng)因素則是不均勻的熱分布。因此接下來將以這兩項(xiàng)因素作為設(shè)計(jì)變更的主要考慮，確保產(chǎn)品能兼顧美觀和質(zhì)量。

圖二 原始設(shè)計(jì)的CAD模型(左)及模流分析結(jié)果(右)

圖三 原始設(shè)計(jì)的澆口壓力(左)與產(chǎn)品中央?yún)^(qū)域的積熱(右)模擬結(jié)果

TomTom共考慮了產(chǎn)品積熱、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和壓力降三項(xiàng)因素，共進(jìn)行了六種設(shè)計(jì)變更，詳細(xì)內(nèi)容如表一所示。

表二為原始設(shè)計(jì)及上述六種設(shè)變的壓力降和翹曲模擬結(jié)果比較。結(jié)果顯示，設(shè)變C、D、E、F對減少翹曲的效果較為顯著，因此TomTom結(jié)合這四種設(shè)計(jì)變更，做出最佳設(shè)計(jì)。圖四為最佳設(shè)計(jì)與產(chǎn)品CAD模型的比較，可看出最佳設(shè)計(jì)的壓力已達(dá)到最小(31.25MPa)，形狀偏移情況也最輕微。

圖四 最佳設(shè)計(jì)的側(cè)面曲線偏移情形

經(jīng)過以上的修正后，TomTom以Moldex3D eDesign模擬原始設(shè)計(jì)和最佳設(shè)計(jì)的翹曲情形。分析結(jié)果顯示，最佳設(shè)計(jì)的接縫則已縮小到可接受的范圍，翹曲問題也大幅改善。TomTom透過實(shí)際試模進(jìn)行驗(yàn)證，并發(fā)現(xiàn)試模結(jié)果與Moldex3D模流分析結(jié)果高度相符。試模結(jié)果(圖五)顯示原始設(shè)計(jì)的接縫達(dá)2.3mm，最佳設(shè)計(jì)的接縫僅有0.25mm，是相當(dāng)顯著的優(yōu)化。

圖五 原始設(shè)計(jì)與最佳設(shè)計(jì)的試模結(jié)果

結(jié)果

藉由Moldex3D的分析，TomTom得以在實(shí)際生產(chǎn)之前，就清楚了解造成翹曲的各種因子及其貢獻(xiàn)度，并整合其中有效因子作優(yōu)化分析，獲得最佳翹曲變形改善率，，最后進(jìn)行實(shí)際設(shè)變修模后，成功改善產(chǎn)品翹曲，無須再使用整形治具，提升良率至92%。