- 客戶: 虎山實業股份有限公司
- 產業: 汽車
- 解決方案: Moldex3D eDesign
- 地區: 台灣
大綱
虎山實業一直苦於無法解決縫合線問題，對於縫合線帶來的品質影響束手無策。希望藉由應用Moldex3D模流分析軟體找出縫合線分佈，用不同的設計變更組合找出消除縫合線的方法，以及驗證設計變更的可行性。
挑戰
產品末端出現明顯縫合線 (如下圖所示)，而虎山這類的把手案件非常多，模具廠告訴他們不論如何修改模具都無法避免結合線出現在外觀面。希望透過模流分析驗證模具廠的想法是否正確，更希望透過解析原理，進而找出合適的設計方式，以最低修改幅度解決縫合線問題。
解決方案
利用Moldex3D eDesign方案快速建立真實三維網格模型，協助虎山實業能夠針對澆口位置及產品厚度自由進行設計變更，讓設計符合產品實際生產需求，卻無需耗費實際試模和修模費用，不但成功化解惱人的縫合線問題，更能兼顧產品品質與成本。
效益
除了調整產品厚度之外，改善產品縫合線位置的方法還可以從更改澆口位置著手，以此原則使用CAE軟體共進行了46組設計變更，從中選定最佳幾何設計進行修模。以小型產品為例，修整模具約5~10萬進行估算，一組模具需要50~100萬不等。由此結果計算，可以免去進行其他45組設計的修模或開模費用，省下的成本十分可觀。
案例分析
虎山實業欲進行修改的模型為車門內門把，此產品以單澆口進行射出成型時，機構設計出現縫合線。車門門把因使用次數頻繁，且為外觀件，產品的外觀及耐用度要求都很高；若門把出現縫合線，成型後產品的強度及外觀上都會受到影響。由於此產品已開模生產，生產時卻發現產品末端出現明顯的縫合線，因此希望能藉由模流分析，以最低成本及最低修改幅度為前提，降低模型縫合線的可見度及長度，避免縫合線問題影響產品外觀及強度。
圖一中為產品設計，圖二中為產品之厚度分布圖。由圖二中可知，產品原始肉厚設計為均一厚度，未出現厚度差。
由圖三中可知熔膠於不同充填時間下的流動波前位置，圖四中表現出原始產品設計下，出現縫合線位置和其充填時間，由此可知縫合線交會角度及出現縫合線長度。
由圖五中可知，原始設計下流動結果呈現出之縫合線長度約9.5 mm，會合角度為約90°。
圖五 原始產品設計縫合線長度及會合角度
波前接觸的角度視為縫合線出現與否的重要參考依據。根據熔膠接觸的角度開始計算縫合線的長度，由判定的結果來看，熔膠波前夾角在大於90°或135°以上，可以視為分子排列方向近乎一致，不會再有縫合線產生。
經多組澆口或產品肉厚設計變更測試後，最終決議之設計變更如下方圖中所示，以下一一進行說明。
厚度設計變更：
將孔洞處厚度加厚，平面中心位置減薄，引導波前於孔洞周圍流動較快速，使兩波前交會於邊緣位置，交會角度較大且長度較短，可得長度較短之縫合線。
厚度變化斜角設計：
利用斜切設計使厚度產生變化，目的為引導流動波前於孔洞周圍位置流動較快，外圍則可流動較緩，藉此使波前交會位置為縫合線影響較小位置，且交會長度較短。
圓柱設計變更：
將波前交會位置附近圓柱設計更改為空心柱，減少熔膠充填入之體積量，使左方之流動波前不因圓柱設計而出現流動遲緩狀態。
經設計變更後流動波前結果如下圖中所示：
圖十二 設計變更後縫合線長度及會合角度
此產品經過整體結構設變及澆口位置變更後，從模擬結果發現，藉由降低產品厚度及結構角度改變熔膠波前，進而修正結合線會合角，成為最佳設計變更方案。原始設計中的產品面縫合線長度為約9.5 mm，經由設變後縮短近50%，縮短至 4.3 mm。
此專案一共進行了46次設計變更，終於找出這類車門把手的縫合線規則，並了解形成的原因。若以傳統試誤法進行，一定無法將心中的疑惑落實成科學化的數據，只能受限於模具廠而無法將技術能力厚植在自身的技術能量中。藉由Moldex3D模流分析進行設計變更並選擇設變中的最佳幾何設計，可省去未來不著頭緒的修模和試模，大幅減少成本支出。