从模流分析观智人智造|(1)机台的动作与稳定生产

发布时间:2018-09-17 11:13

科学成型-模流篇

以加工工艺最重要的充填、保压等階段来说,我们都知道机台的稳定性与响应快慢,都是机台选型时的考虑,因此全电机的高响应与稳定性,使其成为稳定生产需求下的首选,但是,机台的能量固然重要,产品的设计其实更重要,这该如何理解呢?

产品设计准则都会有关于肉厚、倒角等的尺寸建议,这是由产品设计经验而来,然而这些尺寸的设计细节其实都与塑料的流动顺畅性有关。塑料在膜腔内的流动是喷泉流的行为,若肉厚变小,熔胶所受的阻力会增加,导致机台需要施加更大的射压,才能够让塑料前进;反之则机台需要提高射压,这就像开车在上下起伏的山路,必须时常交替踩油门与煞车,与开在平坦的高速公路相比,不但速度难以维持,对于车辆也是损耗,注塑机台也是如此,因此工艺条件不容易优化,产品质量也难以维持均一。

想要了解当前的产品设计,如何影响塑料的波前流动,最科学化的工具便是模流分析,我们可以藉由模流分析的射压稳定性结果,了解成型上可能会遇到的问题,并且提前进行设计变更。

近期模流分析能大幅提高机台运动的仿真程度,是靠对于射出机台作动的模型建构,传统的模拟将螺杆的运动转化为单纯施加在熔胶上的速度与压力,这其实是过度简化了塑料的流动行为。

以闭回路油压机为例,实际在射出阶段,螺杆的移动是机台将当下量测到的速度与成型人员所输入之射出速度相比较,其中的差异便是靠控制器来调整比例阀,以增加或降低的螺杆的前进速率。这个控制回路的响应快慢,决定了机台能否稳定生产。 若是产品设计不良,射压变化幅度大,控制回路响应自然需要较长时间才能稳定,模流分析目前已经可以利用实验来找出响应模型参数,将机台的实际运动行为内建在软件中,如此跨机型、甚至跨机台的工艺参数调整便可以作到更精确。

在工业4.0环境下,稳定生产是自动化的必要条件,因此在模拟时,机台作动的模型建构便愈发重要。

我们在下一篇会举一个机台受射压影响,而改变原有射速设定的不稳定工艺案例说明,同时也会介绍至会制造中的Cyber-Physical System 的概念。

The end!
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