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B03-多模穴几何平衡与几何不平衡流道对成品真圆度的影响

2011-8-16 09:40| 查看: 49185| 评论: 0|原作者: 陈碧森、许凯评|来自: 亚东学报

摘要: 本论文是藉由 Moldex3D 模流分析软件【1】, 于射出成型的过程,探讨多模穴几何平衡流道与几 何不平衡流道的设计,对产品真圆度的影响。研究 中,采用均匀厚度的针筒,由于针筒为狭长形同心 圆产品,在局部收缩不均的 ...
摘要

本论文是藉由 Moldex3D 模流分析软件【1】, 于射出成型的过程,探讨多模穴几何平衡流道与几 何不平衡流道的设计,对产品真圆度的影响。研究 中,采用均匀厚度的针筒,由于针筒为狭长形同心 圆产品,在局部收缩不均的翘曲情况,对真圆度造 成影响。本研究先利用 Moldex3D 对几何不平衡流道 设计做分析,找出良好的加工参数,再以相同的加 工参数,对两组配置方式不同的几何平衡流道设计 分析。比较三种的翘曲变形及对产品真圆度的影响。
结果发现,几何流道平衡的设计较几何不平衡 的流道设计,收缩、翘曲均小,且真圆度较佳。而 同为几何平衡的流道设计,流道配置均匀有较好的 均衡流动的设计也有真圆度较佳的结果。

关键词: 几何平衡流道设计,真圆度

前言
在传统的射出过程中,塑料粒经过料筒内螺杆 的挤压、加热熔融后,在极短时间内,以高剪切速 率状态下射入较冷的模穴;而流体前端,其流动情 形乃由模具中心层流向模具表面而固化,即所谓的「喷泉流动」,此流动现象使得成型品截面的分子配 向性差异很大。等到流体完全填满模穴的瞬间,模 穴压力迅速升高;之后模穴压力保持一段时间,使 更多质量挤入模穴内,以减少产品冷却后的收缩效 应;接下来由于冷却效应,模穴内压力逐渐降低, 直到浇口固化后,即可结束保压冷却阶段,此时螺 杆后退,预备进行下次射出的熔料动作。而将模穴 内压力迅速降低至与外界压力相同后,仍继续进行 冷却效应,直到模穴内塑料最高温度低于适当温 度,例如熔解温度或玻璃转化温度等,即可脱模取 出成品。
【2】在塑料射出成形加工的过程中,常会碰到以下 几种影响成品质量的问题:短射、毛边、包封、收 缩下陷、气泡孔洞、破裂、翘曲变形、缝合线、流 痕、喷流、银条、烧焦或黑条等等。而这些问题形成的原因可能是模具设计不良、塑料材料特性的问题、加工条件设定不恰当或是加工环境等其他的问 题所造成。传统上,对于这些问题的解决,不外乎 以现场人员的实务经验配合试误法来行修模、试 模,此种方法不仅耗时耗资,且经验传承不易,不 符合目前瞬息万变的产品需求及激烈的国际市场竞 争环境。
【3】随着塑料产品的蓬勃发展,产品开发时间的缩 短,及减少试模的成本,公司开始导入 CAE 软件来 辅助产品的开发。CAE 模流分析的软件技术【4】, 精准度越来越高,只要是塑料制品大都可以在开模 前用 CAE 模流软件来分析流动过程及产品缺陷,以 减少及解决零件及模具的设计错误,缩短零件及模 具在开发上的时间及修模的费用。
本研究主要以 Moldex3D 这套计算机辅助分析软 体。一开始先对要分析之成品外观进行 Pro/E 绘 图,然后转成 igs 檔以进行 Rhino 修改有限元素的 网格,并设定浇道位置、长度和形状,存档后以 Moldex3D 开启,输入加工条件和材料,进行模流分 析。
在众多医疗产品中,针筒依旧为需求量较大的 消耗品。由于针筒是狭长型的同心圆产品,厚度均 匀,但在熔胶充填及保压过程,因流道配置的设计, 导致熔胶温度和剪应率不对称,造成流动不平衡
【5,6,7】,也使后续的温度、压力上下左右局部 分布不同,导致体积收缩也上下左右不均的情形, 相对造成翘曲而使真圆度有所偏差。

本研究以 Moldex3D 分析软件为主轴,进行多次 的模流分析,找出良好的加工参数,再探讨比较几 何平衡流道设计与几何不平衡流道设计对真圆度的 影响,以及同为几何平衡流道设计的条件下,流道 配置的改变,对产品真圆度的比较。我们希望藉由 此研究的结果,可以带给业者于生产设计,有着相 当的参考价值,以提升产品质量,并加速模具设计 开发。

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