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針對模具設計師的NX模具冷卻分析： 3

在射出成型領域中，冷卻系統至關重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產生變形，并可保持尺寸穩定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統可以大幅縮減成型周期、提升產能。然而對許多大型產品的模具而言，水路數量多且復雜，這導致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。

挑戰 ? 冷卻與加熱切換時間點的優化 ? 決定變模溫制程中，對模具加熱需要多少能量，以及對模具的冷卻需要多大的冷卻液流量 ? 在劇烈的溫度變化制程下，如何將模具的壽命優化 Moldex3D 解決方案 為了滿足變模溫制程對CAE分析的需求，Moldex3D提供完整的分析工具，可模擬各種模具快速加熱和冷卻情形，完整整合充填、保壓及冷卻階段的真實三維數據。

?輸入坐標或單擊模具塑件，為 感測節點(Sensor Node) 選擇一個指定的點。?分析后，使用者可以檢視 感測節點(Sensor Node) 的數據。?若使用者設置感測節點(Sensor Node)并使用模座執行冷卻分析，則 XY 圖中將會有模穴和模座兩側的結果。

挑戰? 冷卻與加熱切換時間點的優化? 決定變模溫制程中，對模具加熱需要多少能量，以及對模具的冷卻需要多大的冷卻液流量? 在劇烈的溫度變化制程下，如何將模具的壽命優化Moldex3D 解決方案為了滿足變模溫制程對CAE分析的需求，Moldex3D提供完整的分析工具，可模擬各種模具快速加熱和冷卻情形，完整整合充填、保壓及冷卻階段的真實三維數據。

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全瞬時冷卻分析 (Fully Transient Cool Analysis)如前所述，當傳統的冷卻系統不再只有冷卻功能時，周期平均(cycle-average)方法則不再適用。更具體地說，當系統的周期時間很長時，例如：光學透鏡的開發 或 variotherm 模具溫度控制機制，必要時使用 全瞬時冷卻分析(fully transient cool) 來分析整個周期的行為。

下圖呈現的是溫度分布及模面平均溫度歷程之結果，預估模具到達穩態需要的時間為800秒(0.08×E4)。注：若在進行瞬時冷卻分析前已完成模具預熱分析，冷卻分析會以模具預熱結果為初始條件。 模具溫度分布結果(截面) 平均模面溫度歷程

使用FFEM可以在數分鐘之內完成任何復雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現計算不收斂、計算時間過長(通常需要數小時以上)、計算內存過大…等問題。

挑戰? 冷卻與加熱切換時間點的優化? 決定變模溫制程中，對模具加熱需要多少能量，以及對模具的冷卻需要多大的冷卻液流量? 在劇烈的溫度變化制程下，如何將模具的壽命優化Moldex3D 解決方案為了滿足變模溫制程對CAE分析的需求，Moldex3D提供完整的分析工具，可模擬各種模具快速加熱和冷卻情形，完整整合充填、保壓及冷卻階段的真實三維數據。

瞬時類型會啟用多段冷卻系統控制及一些功能，而一般類型則使用簡化的設定。 初始模溫 (Initial Mold Temperature)： [Initial Mold Temperature] 是整個模座適用的溫度。會假設整個模具一開始溫度一致。但是，如果使用者指定瞬時冷卻分析，就會使用此分析計算得出的模具溫度。結果溫度通常不會一致。

使用FFEM可以在數分鐘之內完成任何復雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現計算不收斂、計算時間過長(通常需要數小時以上)、計算內存過大…等問題。

結果除了良好的冷卻分析外，Moldex3D可以在冷卻后為其他流體分析軟件提供各節點的溫度數據，并且透過機臺模式界面可以讓仿真分析更接近實際制造。最后KOPLA的客戶對Moldex3D的效能也非常滿意，并計劃將Moldex3D納入內部開發流程，作為檢查模具加工及冷卻等項目的工具。

此外，模擬分析結果也指出，若間距增加，會導致較長的冷卻時間；以及當產品溫度差異和模具表面溫度差異越小，產品位移情況也會越輕微。圖二 異型水路的冷卻時間比較在第二項評估中，則得知最佳異型水路的冷卻效率優于傳統水路以及無水路系統。

圖4與圖5分別表示使用傳統冷卻系統與脈沖式冷卻系統后，模具溫度分布的變化。由圖可看出使用脈沖式冷卻方法，因為熱水和冷水循環交替，可以提高模具溫度，卻不會增加周期時間。圖4. 使用傳統冷卻系統冷卻后模具溫度分布的變化(單位°C) 圖5. 使用脈沖式冷卻系統冷卻后模具溫度分布的變化。

圖三 變更后的水路設計圖四 水路設計變更后的仿真結果，溫度分布均勻度顯著改善Moldex3D的分析技術，成功協助Linear AMS將成型周期從112秒縮減為35秒。這項突破讓客戶將來能夠在不必增加模具與射出機的支出成本下，大幅提高產能。

異型水路技術是運用3D打印技術，實現模具內一體化建置冷卻水路的過程。異型水路主要應用在易發生冷卻不均勻和翹曲的產品設計上，可以讓水路發揮先前無法達成的均勻冷卻效果。參加完Moldex3D訓練課程后，我已具備評估模具設計的能力。

如果分析結果不好，調整了冷卻管道，又要重新做模具三維圖檔，又要重新布爾運算。稍微調整冷卻管道位置，又要重新做布爾，怎么辦？介紹一個Cast-Designer里面的應用小技巧，只需要運用網格的布爾運算，就可以跟三維CAD一樣。在沒有模具的情況下，做出模具網格，進行模具溫度分析，冷卻管道分析。對于修改和優化，非常方便。

表三 現場翹曲結果比較與改善率 圖4 B件平整性良好與C件不會干涉 圖5 B件和A件的組裝配合不會松脫，可以緊密接合 結果 宗瑋工業透過Moldex3D冷卻分析模具溫度解析，成功解析模具溫度分布不均勻的問題，特別是公模與母模的溫度分布不一致。在設計水路配置過程中，通過冷卻分析多組設變，找到公母模溫度差異最小值的設計方案。

在項目樹形圖的冷卻結果項中，有更多不同的結果項目可以檢視，如熔融區域可以檢視塑件是否可以被頂出，模具溫度差則可檢視模穴與模仁冷卻是否平均。除了上述的結果項外，由于在先前計算參數設定中已開啟執行水路分析，因此還有冷卻水路流率可供檢視冷卻水路內部的冷卻行為。5.