1、CAE 與塑膠產品、 塑膠模具設計的 配合應用及案例說明,蔡毓斌,何謂 CAE？,CAE Computer Aided Emulation 電腦輔助模擬 幫助工程師在做設計工作時檢查各項數據的可行性，以減少事後失敗時必須額外付出的金錢、人力、時間成本。,CAE的分類,泛用型 CAE 結構分析（線性、非線性、 動力、 模態） 熱流分析（熱傳、流力） 製程型 CAE 塑膠射出成型分析 金屬壓鑄成型分析 ,塑膠射出成型分析,應用領域 - 塑膠射出成型製程模擬 傳統熱塑性塑膠射出成型分析 氣體輔助射出成型分析 共射出成型分析 IC封裝成型分析,案例說明,電子零件盒上蓋風扇葉片,電子零件盒外殼,現有產品
2、發生缺陷 產品表面凹陷 溢料 短射/包風/焦痕以下將分別就三項缺陷說明,產品表面凹陷 Sink Mark,凹陷發生的原因,凹陷屬於表面缺陷，通常發生在產品較厚的區域，或者是肋(Rib)、螺柱(Boss)的背面。縮孔則是在發生在產品中心的較厚的區域。 當塑膠充填進入模穴後，靠模壁側的熔膠會先冷卻並且開始固化。當中心的熔膠要開始冷卻時，會將靠模壁側的塑膠向中心拉扯，造成凹陷。 假如模壁側的熔膠已經完全固化，中心的塑料無法拉扯向內，則在中心處會產生一縮孔。,解決方法 1 - 產品設計,解決方法 2 模具設計,增加澆口及流道尺寸以延長澆口凝固時間 可以讓更多的材料補充進入模穴。 增加或加大排氣 排氣設
3、計可以使模穴內的空氣順利排出。 將澆口位置移動至或是靠近產品較厚區域 可以讓較厚區域在較薄區域冷卻凝固前有較多的塑料補充 。,解決方法 3 機台設定,增加射出壓力及保壓時間 增加充填時間，降低充填速率 降低熔膠溫度及模具溫度,溢料（毛邊） Flash,甚麼是溢料,溢料指的是在模具分離處跑出的材料。通常發生在分模面、可動銷、排氣、或是排氣頂針處,溢料發生的原因,排氣系統設計不良 不恰當的排氣系統設計、或是排氣系統太深(尺寸)，都會造成溢料。模具的間隙 如果分模面沒有完全的接觸，也會發生溢料。可能是因為模具結構變形、分模面變形、或是其他物質阻塞了分模面。,溢料發生的原因 （續）,成型條件 不恰當的
4、成型條件，例如高熔膠溫度(造成較稀的熔膠)或是高射出壓力，都會造成溢料。鎖模力不足 如果射出機的鎖模力不足以在射出過程中固定住模具，就會發生溢料。,CAE 分析結果,塑膠充填分析圖,CAE 分析結果,塑膠充填分析圖（放大圖）,CAE 分析結果,包風位置分佈圖,解決方法 1 模具設計,檢查排氣尺寸是否恰當排氣的建議尺寸如下： 結晶性材料(crystalline polymers) 為0.025mm(0.001inch) （POM、PE、PP、PET、PPS、Nylon-6、Nylon-66、LCP、PA、PBT、PP/PMMA、PP/PS、PP/TPO、TPE、TPO） 非結晶性(amorpho
5、us polymers) 為 0.038mm(0.0015mm) （PS、PC、ABS、PMMA、PPE、PPE/PS、HI-PS、PVC、PC/ABS）,解決方法 2 模具製造,確定模板強度足夠，不會在成型過程中產生變形 如果在成型過程中模板發生變形，就必須增加固定桿或是將模板加厚。 清潔模具表面 如果分模面上有異物使得模具無法密封，也會造成溢料。,解決方法 3 機台設定,降低料管及噴嘴溫度 高熔膠溫度將會降低熔膠粘度，使得熔澆稀釋，而造成溢料。但是要小心的是避免熔膠溫度過低，如果熔膠溫度過低，則射出壓力必須提高，又有可能造成溢料增加充填時間或是降低充填速度,包風/短射/焦痕,甚麼是焦痕,在
6、產品的末端、或是流動的末端、或是包風處，有時候會發生小範圍的深色(黑色)區域，稱為焦痕,包風/短射/焦痕發生的原因,當充填速度或充填壓力過大時，流道及模穴內的空氣無法在非常短的充填時間內藉由排氣系統排出。 如果跑道效應(race-tracking) 非常明顯，再加上排氣設計不良，包風也會發生。 當包風發生時，空氣會被壓縮，而造成非常大的溫度及壓力，而使得該處的塑料劣化，所以焦痕通常發生在流動末端或是無法排氣的區域。,CAE 分析結果,包風位置分佈圖（放大圖）,解決方法,加強排氣系統設計 以前述之排氣系統參考尺寸作為基準，採用全周長排氣。另外，在產品機構設計上加強。,風扇葉片,分析結果整理 塑膠波前流動推進圖 包風位置圖 結合線位置圖 產品變形量,塑膠波前流動推進圖,塑膠波前流動推進圖（續）,包風位置圖,結合線位置圖,產品收縮變形量,CAE與設計-製造流程的配合,
