专业塑件成型翘曲分析

Can any cooling elements/devices be used to eliminate hot spots ? Shall the coolant flow more balanced ?
是否可以採用任何冷卻單元/裝置以消除熱點 ? 冷卻液流動是否平衡 ?
Are cooling channels erenly laid out around cavities ?
管路內水溫 - 原始設計
Mold Temperature - Original Design
mold temp. (cavity side)
母模面溫度 - 原始設計
Mold Temperature - Original Design
mold temp. (core side)
公模面溫度 - 原始設計
Shrinkage & Warpage Results of Original Design
不均衡冷卻 unbalanced cooling 總 process-induced
原始設計的收縮翹曲結果
Cooling Channel Design - Core Side
原始設計 Original 修正設計 Revised
Clamp force : 165.6 ton
Shrinkage & Warpage ( Original )
翹曲變形結果 (原始設計)
壓力分佈 (修正設計)
Pressure ( Revised )
Max entrance pressure : 43.8 MPa
Clamp force : 111.6 ton
原始設計 Original 水 壓 差 (k g/cm 2 ) pressure loss 幫浦馬力需求
Benefits Summary
找出變形的主要因素:不平衡冷卻或不均勻收縮 è 不均勻收縮 Find out the major cause of warpage: unbalanced cooling or non-uniform shrinkage è non-uniform shrinkage 增加澆口、縮短流長,以減少不均勻收縮 è 變形減少 (5.1mm -> 1.4mm) Add more gates and reduce flow length in order to reduce shrinkage difference è reduce warpage (5.1mm -> 1.4 mm)
冷卻孔道是否均衡的配置在模穴的周圍 ?
Video Tape Cassette Case
錄影帶盒
Shrinkage & Warpage Results of Original Design
總 不均勻收縮 non-uniform shrinkage process-induced
原始設計的收縮翹曲結果
C-MOLD Cooling & Warpage Analysis
on Gas-Assisted Injection molding part
在氣體輔助射出產品上之應用
C-MOLD 分析輸入資料
Inputs
4 4 4 4 4 4 4 材料 (resin) : PP 充填時間 (fill time) : 4.5 sec 保壓 (packing) : 3 sec 打氣時間 (gas injection) : 12 sec 氣壓 (gas pressure) : 最大 11 MPa 週期時間 (cycle time) : 46 sec 冷卻水溫 (coolant temp.) : 20 °C
冷卻水道設計-公模部份
Cooling Channel Design - Cavity Side
原始設計 Original 修正設計 Revised
冷卻水道設計-母模部份
錄影帶盒的收縮翹曲
Shringkag & Warpage, Video Tape Cassette Case
原始設計 Original 修正設計 Revised
原始冷卻管路設計
cavity side cooling channels
core side cooling channels
Flow Rate of Coolant - Original Design
管路內水流量 - 原始設計
flow rate (l/min)
Coolant Temperature - Original Design
修正冷卻管路設計 - 母模
Revised Cooling System Design - Core Side
3 circuits in parallel add more baffles
修正冷卻管路設計 - 公模
Temperature Difference - Revised Design
Temp. difference reduced
流長/壁厚比是否降低？
流動是否更平衡？Can flow be more balanced ?
Shall flow length/thickness ratio smaller ?
壓力分佈 (原始設計)
Pressure ( Original )
Max entrance pressure : 50.6 MPa
原始設計變形量
Warpage Comparison - Original Design
表 一 原 始 設 計 之 變 形 量 (mm) (Warpage) A 冷卻不均之變形 cooling effect 收縮不均之變形
non-uniform shrinkage
B 2.85 7.33 10.07
A-B 11.41 0.6 12.19
14.26 7.93 22.26
總合之變形 Total warpage
氣體穿透 - 修正設計
Gas Penetration - Revised Design
less permeation gas nozzle
Revised Cooling System Design - Cavity Side
2 circuits in parallel
1 r
Flexural Rigidity
= M EI
撓曲剛性
Where 1/r : 樑的曲率 curvature of the beam M : 彎曲力矩 bending moment E : 彈性模數 modulus of elasticity I : 斷面積對中立軸的慣性矩 moment of inertia of the cross- sectional area with respect to the neutral axis EI : 撓曲剛性 flexural rigidity
最佳化設計 0.04 mm ~ - 0.11 mm
結 論
當產品的翹曲變形可以利用調整澆口位 置、流道配置以及改變成形參數等方式降 低到可接受的範圍時，冷卻設計可以單純 的僅就均衡冷卻來加以考慮。利用不均衡 冷卻使得現有的翹曲反向扳回，是削足適 履、似是而非的做法，因為如此生產的產 品品質並不穩定，豬羊變色的可能隨時存 在。
公母模面溫差 - 修正設計
Coolant Temperature - Revised Design
temp. rise reduced
管路內水溫 - 修正設計
Improvement in Cooling Design
表 二 . 冷 卻 管 路 改 善 表 ( Improvement in Cooling )
最佳化設計流動波前圖
最佳化螺桿速度對行程設定
原始設計於等模溫下之 開模方向變形量
最佳化設計於等模溫下之 開模方向變形量
原始設計與最佳化設計因不均勻 體積收縮造成之翹曲量比較
體積收縮造成開模方向之翹 曲變形量 原始設計
0.13 mm ~ - 0.23 mm
差值
0.34 mm
最佳化設計
0.04 mm ~ - 0.15 mm
產品規格及要求
A 處: 可進澆處
成型條件
塑膠材料：GE Plastics PC Lexan 920A 熔膠溫度：298.5 ℃ 水 溫：60 ℃ 充填時間： 7 秒 保壓時間：10 秒
原始設計流動波前圖
最佳化設計(Design Optimization)模組
1、澆口位置最佳化 （Gate Location Optimization） 2、流道尺寸最佳化 （Runner Size Optimization） 3、成形條件最佳化 （Process Condition Optimization）
各種一體成型的內鎖件 能增加薄殼的剛性。
A variety of molded-in interlocks can add stiffness to thin-wall housing designs.
Integrated Shrinkage and Warpage Analysis
總收縮變形 Process Induced Shrinkage and Warpage (Total Shrinkage and Warpage )
公母模面溫差 - 原始設計
Temperature Difference - Original Design
temp. difference (between cavity and core side)
總變形 - 原始設計
Warpage (process total) - Original Design
差值
0.21 mm
最佳化設計
0.05 mm ~ - 0.03 mm
0.08 mm (- 62%)
原始設計之總翹曲變形量
最佳化設計之總翹曲變形量
原始設計與最佳化設計之 總翹曲量比較
開模方向之翹曲變形量 原始設計 0.11 mm ~ - 0.13 mm 差值 0.24 mm 0.15 mm (-38%)
筆記型電腦 Docking 後蓋
歐磊科技股份有限公司
OLE Technology Corporation
前 言
在射出成形的過程中，由於塑料密度的改變，造 成體積收縮。產品各處體積收縮的差異會形成殘留應 力，當殘留應力大於結構強度時，產品在脫模後就會 造成翹曲變形。 C-MOLD最佳化設計（Design Optimization）模組是 C-MOLD最新推出的模組。主要功能有澆口位置最佳 化、流道尺寸最佳化、成形條件最佳化。本文以一筆 記型電腦Docking後蓋為例，利用最佳化設計模組找出 最佳設計，與原始設計比對其變形量差異。
Original Gas Channel Design
原始氣道設計
gas nozzle
gas channels
Gas Penetration - Original Design
氣體穿透 - 原始設計
gas permeation red color for solid
gas not enough
Cooling System - Original Design
分析效益結論
不均衡冷卻 Unbalanced Cooling 檢查冷卻系統 Check Cooling System
冷卻孔道的尺寸、配置和串聯以及 冷卻迴路的溫度和流率 Size, layout & circuiting of channels and temperature & flow rate of coolant
整合性收縮翹曲分析
不均勻收縮 non-uniform shrinkage
不均衡冷卻 unbalanced cooling
不均勻收縮 Non-Uniform Shrinkage 檢查充填系統 Check Filling System
模穴厚度和形狀、澆口數目和位置、流道尺寸和配置以及 融膠溫度、射壓和充填時間 Cavity thickness & shape, gate number & location, runner size & layout and melt temperature, pressure & fill time
0.19 mm (- 44%)
原始水道設計
18 mm 44 mm
修正後之水道設計
44 mm 44 mm
原始冷卻設計造成 開模方向之變形量
修正後的冷卻設計造成 開模方向之變形量
Байду номын сангаас 原始設計與最佳化設計因冷卻設計 造成之翹曲量比較
冷卻設計造成開模方向之翹 曲變形量 原始設計
0.13 mm ~ - 0.08 mm