應用 CAE 模流分析技術在閥式熱澆道系統之模具設計

型創科技2023

應用 CAE 模流分析技術在閥式熱澆道系統之模具設計

■劉文斌/型創科技技術總監

前言

有鑒于模具的后加工便利性與成品質量考量，熱澆道系統已普遍被大形式的模具所采用，其優勢具備節省塑料、避免結合線、降成型周期、與控制塑件翹曲變形。由于大型式的模具修模費用相當昂貴且加工時間冗長，若再以傳統式的設計思維”憑過去的設計經驗決定未來的產品設計”，試模次數與模具成本的支出將無法有效被預測，產業間的競爭優勢將因此散失。運用CAE 模流分析的計算機試模觀念，協助設計人員檢視其產品與模具設計的可行性，并透過分析數據的相互比較尋找出最適當的設計組別，使產品在開發階段即可將淺在的設計盲點挑出。由此方式后續實際試模的次數與修模的機會將可大大減少，成品獲利將可大幅提升。本文藉由一件保險桿分析，透過多項參數比較閥式澆口的設計優勢。

何謂熱澆道系統

熱澆道模具是將傳統式模具或三板式模具的澆道與流道經加熱，于每一成形時即不需要取出流道和澆道的一種嶄新設計且在射出成形模具產業中扮演關鍵零件性角色，它提供著射出成形模具中從射出機的噴嘴處到模具的模穴之間塑料流動的控制。透過熱流板、熱嘴、及其控制系統的功能，讓模具在成形時能提升塑品質量、加快生產速度、降低生產成本、做出高難度產品。

何謂閥式澆口

閥式澆口是熱澆道模具的另一種設計，透過” 時間序列控制器” 讓澆口可以分段開啟與關閉，在多澆口的模具設計中避免結合線與減少翹曲變形的產生。此技術目前在國內已逐漸廣泛被使用在汽機車產業與計算機周邊產品。以Amold 熱澆道系統而言，閥澆口共有3種設計方式，包括” 單點模具中心進澆”、” 多點組合式熱流板進澆” 及” 多點整體型熱流板進澆” 方式可供選擇。

CAE模流分析對熱澆道系統的影響

塑件的產品型態千變萬化，配合不同的材質及機臺的設定，須找出調校至最佳途徑實為困難，因此，配合CAE 模流分析軟件，有助于切入問題的核心，縮短產品開發時程及避免不必要的錯誤造成更多資源的浪費。透過CAE 分析可以評估單模穴或多模穴配置、澆口型式與位置、熱流道斷面尺寸及長度，成型機臺頓數等，透過分析數據在模具開發階段便可以事先預知縫合線位置與成品翹曲變形的趨勢與數值，如此科學化的工具對于競爭激烈的模具產業而言是一項不可或缺的利器。

應用 CAE 模流分析技術在閥式熱澆道系統之模具設計的圖1

圖1: 90% 充填進度 ( 定時控制案例) ;

閥式澆口控制：縫合線和非均勻流動的最佳解決方案閥式澆口是熱流道系統中的一個重要組件。關閉控制閥可避免熔膠進入模穴，因此能準確地控制熔膠進入模穴的時機。這項特性相當重要，尤其對于多澆口系統，當流動波前通過熱澆道后才開啟控制閥，就可以預防縫合線問題。此外，適當使用閥式澆口也可幫助使用者降低壓力分布不均而產生的熔膠密度變化，以避免應力痕或陰陽面等表面缺陷。

Moldex3D 讓使用者能夠自由地針對閥式澆口的特定條件作設定，例如可依據時間、流動波前、螺桿位置來設定控制閥的開啟或關閉。除此之外，Moldex3D閥式澆口控制功能不僅支持充填階段的模擬，也支持在保壓階段時，為了平衡模穴壓力而進行的澆口開關動作。