Moldex3D模流分析之东阳实业成功克服车用雾灯表面缺陷的对策

大纲

本案例的塑料射出成型之车用雾灯组件(图一)，出现外观缺陷问题(图二)。由于此产品为汽车内饰件，因此必须防止结合线出现在表面。另外，锁附机构的结合线，也不能出现在外观表面。东阳团队透过Moldex3D模流分析探讨浇口配置对于结合线位置与缝合角度的影响及改善，并透过调整肉厚，改善母模包封问题，成功改善产品外观质量。

图一 本案例之雾灯组件

图二 蓝色区域为有明显外观问题的部分

挑战

• 避免产品外观产生缝合线

• 找出有效的优化设计以解决包封问题

解决方案

东阳团队藉由模拟分析不同流道配置及调整肉厚，优化流动行为，避免在产品外观产生缝合线。另外，根据Moldex3D的流动分析结果，东阳团队调整了角落处的肉厚，也使包封和缝合线位置获得改善。

效益

• 有效解决结合线、包封在产品外观上的缺陷

• 避免多次的修模成本

• 加速设计决策

案例研究

本案例之车用雾灯产品研发，分为设计和试模两阶段。两阶段都依不同目的应用Moldex3D模拟技术。在制模前的设计时间，模拟目的为验证浇口设计及预测潜在外观缺陷。在浇口设计部分，共须验证三组浇口类型，包括不同的浇口数量、浇口位置及水路配置等。设计决策的标准在于成品的缝合线和包封数量，表面缺陷最少的设计将被视为最优化的产品。制模及完成第一次试模后，则以模拟技术验证实际试模的产品。此外并分析试模产品上观察到的缺陷，以找出造成缺陷的根本原因和有效解决方案(图三)。

图三 各研发阶段的主要目标

使用Moldex3D进行的第一个任务为浇口设计验证。如图四所示，Type A的设计中，于产品下方中间处单点进浇；Type B也是单点进浇，但进浇位置改为下方右侧；Type C则为左右两侧，两点进浇。完成所有设计的分析后，进一步观察缝合线及包封是否出现在醒目的地方，以作为最终设计之参考。

图四 产品外观质量需求及三种不同进浇设计

根据图五的比较表，Type B的缝合线和包封问题最轻微，故以此设计作为外观最优化的设计选择。

图五 三种不同进浇设计的模拟结果比较

缝合线的角度通常会用来作为评估缝合线质量的指针之一。在原始的厚度设计中，缝合线角度约为120度；在经过厚度设计优化后，缝合线角度改变为140度(图六)，代表缝合线变短且较不明显。

图六 优化产品厚度，以改善缝合线质量。

制模且完成第一次试模后，以实际试模的产品来验证仿真结果。图七的不同充填比例图显示，仿真结果与实际试模的短射产品相当一致。

图七 充填特征比较

然而在第一次试模时，仍在产品表面观察到包封现象。此包封出现在母模面，无法以排气方式排除。波前分析显示角落区域流动得比四周还要快，与试模结果相符。根本的原因则是几何特征中的导圆角，使得该部位肉厚(3.5 mm)大于产品主要肉厚(2.5 mm)，因此肉厚区有较小的阻力，而流动较快。

因此东阳团队提出在3.5 mm肉厚处偷薄的解决对策，并以Moldex3D验证(图八)。偷薄处的流动波前结果如图九所示，此设计会多出两条缝合线；但因为缝合线位置在看不到的区域，因此是可接受的。

图八 缺陷分析及解决方案

图九 产品偷薄后的流动特征仿真

接下来以新的偷薄设计来修改模具，试模后并再次确认包封和缝合线问题，结果也与模拟结果相符。因此透过肉厚处偷薄设计，成功解决包封问题，且新增的缝合线在看不见的区域，也是可接受的状况(图十)。

图十 解决方案设计及验证

结果

本案例显示，在产品的浇口设计及试模后的缺陷分析阶段，都应用了Moldex3D的模拟技术，且第一次试模结果也证实了模拟的准确性。然而不均匀的厚度仍导致了包封现象，且因为包封位于表面，而无法以排气方式解决。此时再度使用Moldex3D进行模拟，验证在肉厚区偷薄的方式是否能成功解决问题，以避免后续重工、浪费成本。最后东阳团队借着优化产品肉厚，成功解决车用雾灯组件的包封等外观难题。