設計對產品尺寸的影響

■崑山維恒電子/ 姚政宏

摘要

隨著經濟的高度成長，人們對物質需求相對提高，模具的用途愈來愈廣泛，需求愈來大。為改善現行之產業競爭策略，模具產業必須提升自我的體質，強化行銷通路，掌握產品研發的方向與人才的培育，充分了解自己的處境及優勢才能突破現況持續成長。因此維恆電子在2012年開廠初期就正式導入了Moldex3D 模流分析(CAE)，這項技術的引進對與模具的設計、製造、成型及產品品質都有相當的幫助。

在筆記本電腦塑料外殼的實際生產中，經常會遇到產品相對應的兩邊結合處變形量值超出了裝配公差，即所為的尺寸大小頭。本文主要就運用Moldex3D 模流分析電腦C 件產品，通過改變流道和進點的大小來改善產品大小頭問題進行探討。
關鍵詞: 模流分析、產品品質、尺寸大小頭。

一、前言

本文將筆記本電腦塑料外殼中的C 件為例，利用Moldex3D 模流分析技術來改善產品品質不良等問題，以模擬的方式了解在模穴中壓力及收縮情形，通過模擬，縮短模具開發週期. 解決一些潛在性問題。

二、案例簡介

( 一) 產品說明
此產品整體尺寸為344×243.2×9.25mm 的電腦C 件，整個鍵盤蓋主要厚度為1.8mm，並使用模內裝飾(IMR)完成產品結構表面外觀。

( 二) 使用材料
產品使用材料為PC+ABS_CYCOLOYCM6140，此材料之相關資料如表一、表二所示。

( 三) 加工條件
產品射出成型條件顯示如表三、表四、表五、表六。

( 四) 問題焦點
本文主要根據模擬模型射出過程，預測產品天側(Hinge，與B 件連接處) 與地側( 靠近使用者端) 最後會產生的翹曲變化所產生的大小頭情形，並且預測其相關的變型量值。

三、原始設計

( 一) 流道尺寸
產品流道設計採用4 支熱澆道分流，以10 點潛伏式( 閥式澆口) 依序進膠，如圖1 所示。

1 波前流動
原始設計- 流動波前50%~100% 分佈圖，由此可以看出流動波前的分佈。通過動態的波前流動波前圖，可以清楚的看到Hinge 側流動不平衡，波前流動相差5.9%. 如圖2~5 所示。

2保壓壓力
保壓壓力結果可以看出模腔壓力分佈是否均勻，如圖6 所示。 Hinge 側壓力過低，產品整體最大差值為9.27Mpa，壓力分佈嚴重不平均，透過四個角落個別埋設兩個壓力感測節點，如圖7 所示，此八個節點壓力曲線的重迭性差。

3.X 方向位移
在X 方向的位移分佈綜合了成形過程中的所有效應，如圖8 所示Hinge 側線型收縮為1.58%，對側線型收縮1.51%。產品上端的位移量明顯低於產品下端的位移量。

四、設計變更

( 一) 設計變更1

圖1: 所示為C 件進點簡易圖;圖2: 原始設計波前流動

圖3: 原設計波前流動; 圖4: 原設計波前流動; 圖5: 原設計波前流動

1.流道尺寸設計變更之流道尺寸主流道及分流道由3*4.5mm 至3*5.5mm。 Hinge 側的進點也相應有加大如表六所示，靠破孔處有新增引流肉厚0.2mm，如圖7 所示。

2.波前流動
如圖10-11 所示設計變更後靠Hinge 側的流動平衡指數有變差，兩端原差值由5.9% 加大至7%。

3.保壓壓力
設計變更後保壓所需壓力及分佈，如圖12 所示，Hinge 側壓力差值由9.27Mpa 至8.73Mpa。雖然有改善，但是此設計變更對整體大小頭問題改善並不明顯。

4.X 軸的位移量

如圖13 所示，靠Hinge 側以流動可以看出設計變更1，因為Hinge 側有一靠破孔且引流較遠，所以新增的引流沒有起到理想的作用，反而它的X 軸位移數值有上升的趨勢，由1.58% 加大至1.61%。

圖6: 原始設計保壓壓力分佈圖; 圖7: 原設計角落壓力曲線

圖8: 原設計X 軸位移量; 圖9: 設計變更1 肉厚分佈

( 三) 設計變更2

1流道尺寸
產品流道採用設計變更1 之尺寸，但靠Hinge 側有新增一處進點如圖14 所示。

2 波前流動
如圖15-16 所示，設計變更後靠Hinge 側的流動平衡指數有達到平衡，兩端的充填時間百分比原差值由7%減小至1%。

3保壓壓力
由設計變更2 保壓所需壓力及分佈如圖17 示，Hinge壓力差值由8.31Mpa 降至5.7Mpa，可以看出Hinge側壓力傳遞已較平衡。四個角落節點壓力與原設計變化較大，8 節點壓力曲線重迭性較好。壓力曲線圖如圖18 所示。

4.X 軸的位移量
如圖19 所示，新增一個進點可以看出流動及保壓壓力整體較均勻，X 軸的位移數值都有大幅度的減少33%，如圖表8 所示。

圖10: 設計變更1 波前流動 ; 圖11: 設計變更1 波前流動

圖12: 設計變更1 保壓壓力圖 ; 圖13: 設計變更1-X 位移量

五、結論與探討

由於產品結構Hinge 側由肉薄進膠至肉厚區域，加上Hinge 側有一處靠破孔，充填流動及保壓的平衡性直接受到影響，所以此側可能會出現縮水及尺寸偏小問題。經設計變更1 加大流道及引流，卻因Hinge 側有一處靠破孔進點離角落太遠. 新增的引流沒有起到理想的作用. 所以它的X 軸及總位移數值表現更差，但在Hinge 側流動平衡指數有所改善。

透過設變1 修正產生設計變更2，以新增一個進點可以看出流動及保壓壓力整體較均勻，體積收縮率及X軸的數值改善了33% 之多，每個進點壓力曲線比原設計重迭性較好。通過整個分析可以看出，區域性的流動平衡對壓力平衡有著重大的影響，同時也可以改善Hinge 側兩端流動平衡，使壓力曲線也趨勢相近。■