陈碧森、许凯评 亚东技术学院， 机械工程系 文章出处: 亚东学报 第28 期 摘要 本论文是藉由Moldex3D 模流分析软件【1】， 于射出成型的过程，探讨多模穴几何帄衡流道与几何不帄衡流道的设计，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 对几何不帄衡流道设计做分析，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帄衡流道设计分析。比较三种的翘曲变形及对产品真圆度的影响。 结果发现，几何流道帄衡的设计较几何不帄衡的流道设计，收缩、翘曲均小，且真圆度较佳。而同为几何帄衡的流道设计，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: 几何帄衡流道设计，真圆度 一、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件。一开始先对要分析之成品外观进行Pro/E 绘图，然后转成igs 档以进行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，造成流动不帄衡【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，再探讨比较几何帄衡流道设计与几何不帄衡流道设计对真圆度的影响，以及同为几何帄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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