多模穴模组流道设计之流动平衡比较分析.pdf

多模穴模組流道設計之流動平衡比較分析 1 多模穴模組流道設計之流動平衡比較分析 1 2 3 3 林肇民 ，黃進財 ，張維霖 ，趙國勝 1 吳鳳技術學院機械工程系 副教授 2 國立虎尾科技大學機械與機電工程研究所研究生 3 吳鳳技術學院光機電暨材料研究所研究生 摘要：本文是利用 Moldex3D模流分析軟體，搭配 Rhinoceros3.0 為建模平台，探討 多模穴射出成型中因熔膠流動而產生的流動不平衡問題和內部壓力、模溫、波前流動 等分佈情形。設計多種的流道模式包括自然平衡流道和非自然平衡流道( )和不同的產 品配置法，為求改善因流動所帶來的流動不平衡和各模穴彼此之間性質的差異，並討 論流動不平衡的因素有哪些，進而使元件之品質得以改進。而經由電腦試模分析的結 果將有助於傳統模具在設計上的一些缺失，降低現場試模的成本，並減少產品研發的 週期 (cycle time) 、增加可靠度，以提供最佳化的模具設計。結果發現由於流道的設計、 澆口的管徑、模穴澆口位置的設計等都會影響多模穴模具在射出成型流動的平衡情 形，必須以量化的指標來修正之前的條件。 關鍵詞 ：模流分析、網格處理、模具設計、多模穴、流動平衡、流道設計 一、前言 在尚未有模流分析軟體時，射出成型所開發出來的產品只能藉由不斷的改良模具 設計直到滿意為止，對於產品品質預測沒有一定的方法，只能由經驗的累積而重覆試 模，此方法不僅耗費材料、人力精神與時間更增加成本負擔。因此，電腦輔助工程分 析 CAE(Computer-Aided Engineering)的開發就代替了整個試驗過程並藉由電腦軟體 來做工具，進行成型品的分析；主要是提供使用者利用模擬分析的結果來進行成型製 程的狀況預測或可靠度分析，以發現加工時可能出現的問題及避免缺陷的產生，同時 作為選擇加工材料 (Material) 、調整製程條件（Processing Conditions ）、修改模具和模 具設計之參考[1] 。 在模具產業中，產品小型化的製造趨勢與降低成本的壓力下，以多模穴模具 (Multi-Cavity Mold)方式生產產品早已成為業界的共識，如何讓多模穴模具生產出來 的成品每一個都符合日趨嚴格的尺寸精確度之要求，進而提升所有多模穴模具產品的 整體品質與生產效率，已成為模具設計人員的挑戰。一般來說不管是自然平衡或非自 然平衡的多模穴模具都有流動不平衡的問題。前者是因為塑料在流道充填的過程之中 產生性質變化所導致，因而有人將此種現象歸咎於塑料剪切效應(Shear Effect)的影 響。然而，在經過一系列的實驗及模流分析證明，此不平衡現象是源自於充填階段， 熔膠在流道內所產生的不對稱剪切現象以及受 到流道內中心層和管壁層溫度的差異 所造成，包括模穴壓力、熔膠溫度，和成型品的機械性質。在多模穴模具的系統中重 視的是流動平衡，若在多模穴模具系統裡各個模穴能同時填滿，則每個模穴內的壓力 ~ 383 ~ 2 吳鳳學報第 15 期 會一致，可以避免毛邊或產品收縮 不均勻及短射的缺點發生[2 ，3 ，4] ；後者是因為 流道的配置本身就不平衡，因此在充填時會產生不均勻的聖誕樹流動(Christmas-Tree Flow)現象 (如圖一所示) ，且易造成先充填完的模穴過保壓及毛邊問題，藉由流道尺寸 及進膠口尺寸的設計、進膠角度 (Gating-angle)及進膠口位置的調整，來達流道的平衡 （Runner balancing ）可以避免充填過程中流動阻力因差異過大所造成的賽馬 (Race-track) 現象 (如圖二所示)及得到流