B10 应用CAE技术探讨浇口设计对改善汽机车仪表板配件质量之影响

一、前言

现今汽车业为迎合消费者需求，除考虑功能性以外，也积极朝向美观、个性化及缩短交期的趋势发展，以往国产车受制于国外技术母厂，因此生产成本居高不下，也较不具国际竞争力。为了掌握质量、时效、降低成本，近年来业者积极导入CAD/CAM/CAE等相关技术，就是为因应市场需求的强化性技术。

二、内容

A. 案例简介

产品长宽高1468.9×538.5×495.4mm

最薄厚度1.5mm

最大厚度12mm

主要厚度2.5mm

成品体积3556㏄

B. 浇口位置：

浇口位置的影响：

对生产而言，流动长度决定射出压力及锁模力。

对保压而言，保压压力大小及平衡决定体积收缩均匀性，间接导致产品翘曲变形。

选择适当浇口位置：

浇口置于产品最厚处。

浇口位置考虑对称性。

可能的话，浇口置于产品中央。

考虑分子配向之影响。

C. 原始设计使用热浇道8点进浇。

D. 设计变更使用热浇道9点进浇。此设计除增加一浇口外，其余浇口与原始设计同。

E. 使用材料

PP ：Hostacom M3 U42L\Targor

F. 成型条件 

充填时间：5(sec)

充填压力：150MPa

融胶温度：230(℃)

模具温度：40(℃)

保压时间：7(sec)

保压压力：105MPa

三、分析结果与讨论

1. 结果

图5~图8为原始设计和设计变更流动波前及保压的压力分布，可以看出两组设计在不同流道配置下所产生出的流动结果。

图9~图10由流动波前预测出缝合线位置，以提供排气孔位置安排之参考。

图11~图12两组不同流道配置之流动末端显示。

图13~图14为两组X方向翘曲变形量，原始设计翘曲量分布在-19.27~15.99mm，设计变更翘曲量分布在-15.10~15.78mm。

图15~图16为两组Y方向翘曲变形量，原始设计翘曲量分布在-14.10~23.60mm，设计变更翘曲量分布在-10.10~17.40mm。

图17~图18为两组Z方向翘曲变形量，原始设计翘曲量分布在-20.70~21.70mm，设计变更翘曲量分布在-20.90~19.70mm。

图19~图20为两组总体翘曲变形量，原始设计翘曲量分布在0.94~24.2mm，设计变更翘曲量分布在0.27~22.7mm。

图21~图22为两组体积收缩率分布图可看出原始设计收缩率分布在0.39%~8.69%，设计变更收缩率分布在0.37%~8.31%。

2. 讨论

根据以上两组设计分析，我们可以得知下列的几项重点：

原始设计充填末端结合位置在产品之外观面及结构较弱处，设计变更后之末端结合位置已导向至结构较强处及非产品A级面上。

原始设计因保压压力分布较不均匀，造成体积收缩率偏高，设计变更后使得保压压力分布较均匀体积收缩率也得到改善。

设计变更后在体积收缩率有所改善，进而翘曲变形量在各轴向也得到改善。

应用模流分析软件，快速预测出设计变更后在结合线位置、体积收缩率及翘曲变形量都有所改善，使得产品质量及精度上都有所提升。

四、结论

本文以汽车仪表板为例，应用Moldex3D模流分析软件进行产品进浇设计及分析，可发现不同的浇口设计对于流动平衡、翘曲变形量有明显的影响。两组设计藉由模流分析快速预测出优与劣，可以避免不必要之试模程序，对于市场竞争激烈的环境中，占了极大的优势。

五、参考文献

1. 2004CAE Molding Conference

2. 2005CAE Molding Conference