虎山实业成功应用模流分析 克服车门把外观设计挑战

K哥

虎山实业成功应用模流分析 克服车门把外观设计挑战

客户简介

·          客户: 虎山实业股份有限公司    ·          产业: 汽车    ·          解决方案: Moldex3D eDesign    ·          国别: 台湾

虎山实业创立于1972年，为拥有四十年丰富经验的汽车零件专业制造商，员工人数约170人，主要产品包含各牌汽车门把手及车窗升降器…等相关零件开发。产品均为外销，客户遍及全世界，目前为世界车门零件领导厂商，业务范围专精于aftermarket产品。

大纲

虎山实业一直苦于无法解决缝合线问题，对于缝合线带来的质量影响束手无策。希望藉由应用Moldex3D模流分析软件找出缝合线分布，用不同的设计变更组合找出消除缝合线的方法，以及验证设计变更的可行性。

成型挑战

产品末端出现明显缝合线 (如下图所示)，而虎山这类的把手案件非常多，模具厂告诉他们不论如何修改模具都无法避免结合线出现在外观面。希望透过模流分析验证模具厂的想法是否正确，更希望透过解析原理，进而找出合适的设计方式，以最低修改幅度解决缝合线问题。

解决方案

利用Moldex3D eDesign方案快速建立真实三维网格模型，协助虎山实业能够针对浇口位置及产品厚度自由进行设计变更，让设计符合产品实际生产需求，却无需耗费实际试模和修模费用，不但成功化解恼人的缝合线问题，更能兼顾产品质量与成本。

效益

除了调整产品厚度之外，改善产品缝合线位置的方法还可以从更改浇口位置着手，以此原则使用CAE软件共进行了46组设计变更，从中选定最佳几何设计进行修模。以小型产品为例，修整模具约5~10万进行估算，一组模具需要50~100万不等。由此结果计算，可以免去进行其他45组设计的修模或开模费用，省下的成本十分可观。

案例分析

虎山实业欲进行修改的模型为车门内门把，此产品以单浇口进行射出成型时，机构设计出现缝合线。车门门把因使用次数频繁，且为外观件，产品的外观及耐用度要求都很高；若门把出现缝合线，成型后产品的强度及外观上都会受到影响。由于此产品已开模生产，生产时却发现产品末端出现明显的缝合线，因此希望能藉由模流分析，以最低成本及最低修改幅度为前提，降低模型缝合线的可见度及长度，避免缝合线问题影响产品外观及强度。

图一中为产品设计，图二中为产品之厚度分布图。由图二中可知，产品原始肉厚设计为均一厚度，未出现厚度差。

由图三中可知熔胶于不同充填时间下的流动波前位置，图四中表现出原始产品设计下，出现缝合线位置和其充填时间，由此可知缝合线交会角度及出现缝合线长度。

由图五中可知，原始设计下流动结果呈现出之缝合线长度约9.5 mm，会合角度为约90°。

图五 原始产品设计缝合线长度及会合角度

波前接触的角度视为缝合线出现与否的重要参考依据。根据熔胶接触的角度开始计算缝合线的长度，由判定的结果来看，熔胶波前夹角在大于90°或135°以上，可以视为分子排列方向近乎一致，不会再有缝合线产生。

经多组浇口或产品肉厚设计变更测试后，最终决议之设计变更如下方图中所示，以下一一进行说明。

厚度设计变更：
将孔洞处厚度加厚，平面中心位置减薄，引导波前于孔洞周围流动较快速，使两波前交会于边缘位置，交会角度较大且长度较短，可得长度较短之缝合线。

厚度变化斜角设计：
利用斜切设计使厚度产生变化，目的为引导流动波前于孔洞周围位置流动较快，外围则可流动较缓，藉此使波前交会位置为缝合线影响较小位置，且交会长度较短。

圆柱设计变更：
将波前交会位置附近圆柱设计更改为空心柱，减少熔胶充填入之体积量，使左方之流动波前不因圆柱设计而出现流动迟缓状态。

经设计变更后流动波前结果如下图中所示：

图十二 设计变更后缝合线长度及会合角度

此产品经过整体结构设变及浇口位置变更后，从仿真结果发现，藉由降低产品厚度及结构角度改变熔胶波前，进而修正结合线会合角，成为最佳设计变更方案。原始设计中的产品面缝合线长度为约9.5 mm，经由设变后缩短近50%，缩短至 4.3 mm。

此项目一共进行了46次设计变更，终于找出这类车门把手的缝合线规则，并了解形成的原因。若以传统试误法进行，一定无法将心中的疑惑落实成科学化的数据，只能受限于模具厂而无法将技术能力厚植在自身的技术能量中。藉由Moldex3D模流分析进行设计变更并选择设变中的最佳几何设计，可省去未来不着头绪的修模和试模，大幅减少成本支出。