科盛科技技術支援部 高級工程師 賴德隆

大綱

本研究之產品為電動工具的複合式斜切機手柄，由於所用的材料為含纖材料 (PC LEXAN BFL2015)，成型後硬度很高，生產過程需要兩個人修剪膠口，一個人手動取產品及包裝，在人力負擔上頗高，因此希望透過優化流道設計從而降低人力需求，並藉由調整成型條件來改善該產品的生產成本。

挑戰

• 減膠後進澆的壓力損失較大，須調整成型參數以降低壓力損失。
• 流道減膠後產品的翹曲變形須達到客戶的要求。
• 降低產品的成型週期。

解決方案

藉由 Moldex3D 的模擬輔助，好景團隊能快速了解並評估模具設計對產品變形及收縮的影響。好景團隊應用 Moldex3D 分析改變流道設計，將分流道減少並改變澆口尺寸的設計方案，從中獲得最佳設計組合。

效益

• 減膠後，產品的變形達到客戶需求，減少 25% 的原料成本。
• 透過模流分析驗證，合理調整成型參數，減少試模次數。
• 降低生產成本，減少 67% 的人工成本。

案例研究

本案例產品為一模兩穴的部件，分為左右兩邊，如圖一所示。

圖一、本案例產品為一模兩穴兩個部件

好景團隊首先利用 Moldex3D 進行模擬準確度驗證，圖二為流動波前之模擬結果，可清楚看到模流分析結果與現場實物具有高度相似。

圖二、流動波前驗證

再來是驗證縫合線位置，從圖三中能看出實物之縫合線位置與分析結果一致。

圖三、縫合線位置與分析結果一致

而為了確保產品品質，須進一步驗證整體變形尺寸，從分析結果來看，分析變形後尺寸與現場實物相近，如圖四所示。

圖四、變形驗證

接著便可根據模擬結果來修正流道尺寸及優化製程參數，以找到最適合的解決方案。好景團隊藉由經驗與 Moldex3D 工具，對模具設計做了優化，在優化設計中，主要模具變更以流道為主，除了減少兩條分流道（左右各一），還縮小分流道及澆口尺寸，如圖五所示。

圖五、模具設計優化

研究進一步比對原始設計與優化設計之模擬結果。由圖六可以發現，相較原始設計，優化設計除了縫合線數量明顯下降外，在縫合線溫度 (312℃) 與縫合角 (125º-141º) 均有較佳的表現，材料加工溫度設定為 305℃，因此可判定該縫合線所造成的外觀及強度風險較低。

圖六、縫合線結果比對

在觀察重點壓力損失的比較上，如圖七所示，原始設計的澆口壓力損失為 33.8 Mpa，而優化設計的澆口壓力損失為 43.6 MPa，在現場的成型條件之下，兩種設計的射壓最大值都到達了射壓的上限值；在無法維持設定射速的情況下，產品仍能打滿，因此變更設計可適當降低射出速度。

圖七、進澆口壓力比對

在鎖模力的比對上，如圖八所示，原始設計的最大鎖模力為 383 Ton，經過設計變更後，最大鎖模力為 338 Ton，相比原始設計降低 45 Ton；此外，整個成型週期也由原先的 14.3 sec 降至 12.6 sec。

圖八、鎖模力及成型週期的優化

 
最終，從翹曲模擬結果上，好景團隊實際變更模具設計後，進行關鍵位置尺寸之確認，結果顯示原始設計與變更設計差異不大（圖九），符合客戶所需，而在實際驗證後，也能得出相符結果（圖十）。

圖九、原始設計與優化設計關鍵位置尺寸對比

圖十、實際變更後，關鍵尺寸比對

此外，在流動波前短射結果比對上，也能看出試模結果與分析結果高度相似（圖十一）。

圖十一、流動波前比對

結果

好景團隊利用 Moldex3D 對電動工具複合式斜切機手柄進行優化，驗證了軟體分析的準確性。通過分析比對原始設計與減膠後流道設計的結果，確認優化方案可行性，達到減少 25% 原料成本、67% 人工成本、降低鎖模力及生產週期的目標。修模並試模後，實物與模擬結果高度相似，產品變形符合客戶需求，並成功減少試模次數、提升成型效率的預期效益。此案例不僅驗證了 Moldex3D 在成本優化與設計驗證的應用價值，也為同類產品累積寶貴經驗，為公司未來產品開發與生產優化奠定基礎。