确保模具顺利开发的重要步骤：T零量产关键因子之DFX

型创科技2023 2023年8月16日浏览：1409 收藏：1

■全链管理顾问股份有限公司 / 曾元宗高级运营总监

前言

「预防胜于治疗」这句话我们常常听到，对于塑料射出模具而言，达到T零量产的终极目标同样需依赖于在开模之前进行制造可行性分析，来降低试模和量产过程中可能出现的问题和风险，这就是预防的动作。

其中，制造可行性分析在业界被称为DFX (Design for X)。DFX的目的在于确定模具设计和制造以及量产的可行性，预测和解决可能出现的问题，并提供有效的解决方案以降低风险，进而提高试模成功率。

DFX是确保模具开发顺利进行并实现最佳生产效果的重要步骤，它包括「成品基本信息」、「成品评估」、「模具分析」和「模流分析」等四大要素。

DFX的四大要素

成品基本资讯

需要确认包含名称、塑料材料、缩水率、成品图版本等的正确性。建议最好使用文件管理系统来有效地管控这些信息，以避免错误信息对模具开发产生不良影响。这个步骤非常重要，应该放在首要位置进行确认。

成品评估

检查成品设计的形状特征，评估其对模具开发的影响。特别注意复杂或特殊的几何结构是否存在，以及它们对充填、尺寸控制和公差带来的挑战。

分析成品设计中的薄壁部分、尖锐角度和细长特征等，确定它们是否会影响模具的制造和成品的质量。

根据塑料材料的特性，检查成品的肉厚度，以避免肉厚不均匀的情况产生成品翘曲变形、缩水痕迹及充填不足等问题，影响成品的质量。确保模具顺利开发的重要步骤：T零量产关键因子之DFX的图1

图1：将Moldex3D®/eDesign引入产品设计工作流程中，可大幅降低设计周期、缩短产品上市时间，并同时提高产品质量与利润

模具分析

模具类型：常见的二板模、三板模或其它特殊结构需要在模具设计时间与模流分析相互评估。
模具材料：包含模仁、模座和其它模具零件，依据塑料材料成品、外观要求和模具寿命、制程的需求选择合适的材质。
模具布局和模穴数量：考虑产量的需求、模具结构、射出成型机限制（例如：射出成型机的吨数）及射出平衡性，决定模穴的数量。
进浇：依据模流分析结果来决定进浇的方式、数量及位置，并和客户做确认，其中位置的选择须考虑是否会影响成型之后的浇口去除的方式和便利性。同时考虑质量和成本，建议也可以评估热胶道系统的使用。
分模线：根据模具结构和客户需求确定成品分模线的位置。
拔模角度：检查成品的拔模角度是否足够，或者确认客户对于成品是否有装配的配合要求或其他特殊要求（例如：咬花、或是不可有拔模角度）。同时须考虑拆模方式（例如：拆滑块）或模具结构是否需要做其它相应的变更。
倒钩处理方式：提出成品倒钩处理的方式，并与客户确认是否会影响成品的功能性、装配或其它方面。如果倒钩方式对模具结构、后续维护和成本有影响，也需要一并提出。
顶出：选择顶出方式、顶针形状和尺寸、顶针位置和数量，同时考虑顶出的平衡性，并与客户确认是否有不可设置顶出的区域。
成品外观：确认是否有咬花，咬花的规格和范围，这会影响成品的拔模角度或是否需要拆滑块。是否需要进行喷漆或电镀等处理，电镀可能会凸显成品表面的缺陷，如缩水痕迹。是否有印刷，规格、位置和范围确认。因此，需要特别注意成品外观的要求等。

另外，如果需要使用RHCM (Rapid Heat Cycle Molding)的制程，这需要进行额外的评估。因为，RHCM制程涉及到模具加热和冷却系统的特殊设计。

模穴号：确认模穴号的编码方式、位置及尺寸，在成品上是凸刻或是凹刻方式呈现。
其它刻字：确认成品是否有其它刻字需求，位置及在成品上是凸刻或是凹刻方式呈现。例如：材质名称、日期章、环保章等。
其它问题：其它影响模具制作的问题。

确保模具顺利开发的重要步骤：T零量产关键因子之DFX的图2

图2：Moldex3D®/iSLM以人工智能为驱动力成为企业知识与虚实整合的平台

模流分析
模流分析是DFX中极为关键的一个步骤，它提供了许多有价值的信息，可以帮助优化模具设计和制程参数，以实现高质量的成品。以下是使用模流分析时需要进行的几种分析：

充填分析：进浇方式、位置及数量优化，可以帮助预测塑料料的充填行为、充填时间、压力分布以及可能的缺陷，如气泡、充填不足或过饱等，并可以预测结合线位置、包封位置、充填压力、剪切率、纤维配向等，有助于优化模具设计，以实现均匀的填充和最佳的产品质量。
保压分析：可以预测产品的收缩、变形和应力分布，帮助成型条件设定到适当的保压时间和压力，减少可能的产品缺陷，如翘曲或变形，并预测浇口固化时间、缩水位置、毛边、保压压力等重要参数。
冷却分析：可以帮助决定冷却信道的设计和位置，以实现均匀的冷却，避免熔融不足、变形和冷却时间引起的问题。透过冷却分析协助优化模具设计，可以提高冷却效率，缩短成型周期，进而提高生产效率和产品质量。
翘曲分析：依据材料的热收缩、应力分布，预测成品翘曲的趋势。这对于确定是否需要进行后续处理或调整模具设计非常重要。

模流分析需要与模具开发分析相互配合，才能得出最佳的成型方案。这种科学的试模方法不仅能节能减碳，减少碳足迹，还能直接将模流分析的成型条件应用于射出成型机进行试模，实现虚实整合，以达到T零量产的目标。

对于实现模流分析与实际生产机台的虚实整合(Cyber-Physical System, CPS)达到数字分身(Digital Twin)，关键在于射出成型机的特性分析，这包括测量机台在实际运作时的关键参数并收集机台响应数据。通过对机台参数的分析，将这些参数导入模流分析软件，提高模流分析中成型条件与射出成型机成型条件的吻合度，使分析结果更贴近实际情况。

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