TW201628824A - 電腦輔助射出成型參數設定系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種電腦輔助射出成型參數設定系統及方法，主要係由一塑材選用模組接受使用者選用的射出材料，由一圖檔匯入模組接受匯入的成品、流道匹配置圖並計算出投影面積、總體積，以進一步計算出所需的鎖模力，再由一機台選用模組依鎖模力自連線或預設的機台中篩選出適合的射出機，接著由一參數運算模組根據一建議參數值運算出射出成型的各項參數，並由一動畫顯示模組以動畫方式顯示其運算結果，並直接匯出至選用的射出機執行生產作業；由於係以圖檔匯入模型並計算其投影面積、總體積以換算鎖模力作為設定參數的基礎，因此可避免人工輸入錯誤資料；且利用動畫顯示結果可方便瞭解各段射出設定參數的意義而有助於新進人員的學習。

Description

電腦輔助射出成型參數設定系統及方法

本發明係一種電腦輔助射出成型參數設定系統及方法，尤指一種直接匯入模型圖檔以換算所須鎖模力，進而運算產生各項設定參數並以動畫方式顯示的參數設定專家系統及方法。

射出成型是透過射出機將塑膠成品產出的技術之一，主要是將固體的塑膠原料顆粒透過射出機的螺桿加料，由於螺桿上具有螺紋，因此在螺桿旋轉加料的過程中，固體的塑膠原料在螺桿螺紋中被擠壓，使原料顆粒相互摩擦而產生剪切磨擦熱，加上外部加熱片的熱量提供，使固體的塑膠原料熔化成液態後方能被射入模具之模穴內，該模穴形狀亦即為設計的成品形狀。而前述液態融膠係由射出機的射嘴射出，經過流道、澆口後進入模穴。

在射出成型製程領域中，操作人員往往在模具設計製造後、模具掛上射出機之前仍不知道適當的射出機設定參數，只能用試誤法配合操作人員的經驗，調整修正參數直到成品品質達到要求，一般射出成型機的主要設定參數包括加料量、射出溫度、射出速度、射出壓力、鎖模力、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間等；其中：

加料量與成品的大小有關，成品越大，射出機的加料量相對就要提升；射出溫度則與塑膠原料的物性有關，密度高的塑膠材料在融熔狀態下的黏度通常較高，其溫度設定必須較高以增加流動性，但必須低於原料裂解的溫度。

射出速度上，則必須考慮熔融塑膠在流動過程中流經不同截面積的流動速度一致性，尚須考慮流經截面積很小的澆口會有噴流現象，在整個射出過程必須利用射出速度的調整以達到成品品質的優化。

關於射出壓力，由於推動融膠進入一密閉空間的模穴時會產生一相反力量，因此射出壓力的設定必須大於其相反力量才能將融膠射進模穴內；而在融膠充填滿模穴後由於材料的物性使得逐漸冷卻的融膠體積縮小，保壓壓力可以提供一壓力使未硬化的融膠射入，以填滿模穴內因收縮產生的空間，直到完全填滿模穴空間；由於以上的兩種力量會造成模具被撐開，因此射出機必須提供一足夠的鎖模力，確保模具在射出與保壓階段維持閉合狀態。

冷卻時間則是模穴內的熔融塑膠達到固化，模具打開後成品可以被取出不會變形的時間。

對於射出成型機的操作人員而言，充分掌握以上的參數設定必須仰賴經驗的累積，並利用試誤法使成品品質達到要求，通常要求操作人員必須在試誤五次以內調出最佳參數。

有鑒於目前現場操作人員訓練不易，並應儘量減少試誤次數的要求下，市面上已有開發出模流分析模擬軟體，可在其軟體中建立成品模型並設定流道澆口、射出機等條件，經輸入其參數後，軟體會依照使用者的射出參數進行模擬，供使用者藉由模擬的結果調整射出參數，亦即是將原本在機台上實際操作的試誤法轉移到電腦由軟體執行，當參數調整至符合品質要求後，再由操作人員將參數輸入至射出機執行生產作業型。

儘管上述的模流分析模擬軟體可以減少實際機台的試誤次數，但其售價昂貴，且軟體完成參數設定後依然需要經過試誤法的設定找出最佳參數，因此操作人員依然必須對射出成型有一定程度的瞭解，才能進行參數調整。再者，透過模流分析模擬軟體計算出來的參數仍需要由操作人員以人工方式輸入，因而存在輸入錯誤、影響設定準確的可能性。

由上述可知，射出機的參數設定對於成品品質至關重要，現有的模流分析模擬軟體雖然可輔助完成參數設定，但不論是運算前的基本資料輸入或將運算結果輸入至射出機上，都因為是人工作業而存在輸入錯誤的可能性；再者，現有模流分析模擬軟體不僅售價昂貴、使用成本高，且其運算產生的參數為單純的數據形式，並無法讓操作人員輕易瞭解數據背後所代表的意義，由此可見，關於射出機參數設定的現有技術仍有未盡周延之處，猶待進一步檢討，並謀求可行的解決方案。

因此本發明主要目的在提供一種電腦輔助射出成型參數設定系統及方法，其利用模型圖檔匯入、設定參數匯出方式避免人工輸入錯誤問題，且以動畫顯示設定參數之運算結果，可方便瞭解各段認定之實況與意義。

為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述電腦輔助射出成型參數設定系統包括一主機及一個以上與主機連線的射出機，其中該主機包括： 一塑材選用模組，具有材料選用頁面，供使用者選用射出材料； 一圖檔匯入模組，接受以圖檔形式匯入一模具配置圖，並計算出投影面積、總體積，進而計算出所需的鎖模力； 一機台選用模組，係根據該圖檔匯入模組計算產生的鎖模力自連線或預設的射出機中篩選出適合的射出機，供使用者選擇； 一參數運算模組，係根據該塑材選用模組選用材料、該機台選用模組選用射出機對應的建議參數值運算出射出成型的各項參數； 一動畫顯示模組，係以動畫方式顯示該參數運算模組的運算結果； 一參數匯出模組，係與該參數運算模組及各個射出機連接，以便將該參數運算模組產生的運算結果直接匯出至選用射出機。

為達成前述目的採用的又一主要技術手段係令前述電腦輔助射出成型參數設定方法包括： 接受使用者選用的射出材料，並取得選用材料的建議參數值； 接受使用者以圖檔形式匯入一模具配置圖，據以計算出其投影面積、總體積； 根據前述的投影面積、總體積計算出所需的鎖模力； 根據前述的鎖模力選用適合的射出機； 根據該選用材料與選用射出機的建議參數值運算出各項設定參數； 以動畫方式顯示運算產生的各項設定參數； 將運算產生的設定參數直接匯出至該選用射出機，由該選用射出機自完成參數設定。

由上述可知，本發明主要係直接匯入模型圖檔以計算其投影面積、總體積，進而換算出鎖模力，作為設定參數的基礎，而對於運算產生的設定參數也是經由連線直接匯出給選用的射出機，因此不須經過試誤法，對於操作人員的經驗要求低，且可有效避免人工輸入錯誤的問題；除此以外，本發明進一步利用動畫顯示運算產生的各項設定參數，可方便瞭解各段射出設定參數的意義，利於新進人員對於射出機參數設定的學習。

關於本發明系統部分之一較佳實施例，首先請參閱圖一所示，主要係由一主機10與一個以上與該主機10構成通信連線的射出機101組成；其中，該主機10包括有一塑材選用模組11、一圖檔匯入模組12、一機台選用模組13、一參數運算模組14、一動畫顯示模組15及一參數匯出模組16；其中：

該塑材選用模組11具有一材料選用頁面110(請參閱圖2所示)，供使用者選用射出材料；由於不同的塑膠原料有不同的特性，在選用材料後即可決定其材料的黏度與與塑化溫度的參數設定。該材料選用頁面110具有一選擇塑材欄位111，並提供一下拉選單供使用者選擇射出成型作業選用的塑料，一般而言，塑料的供應商會對其供應材料在射出成型所使用參數(例如保壓壓力、溫度等)提供建議值，利用供應商提供的建議值可在該塑材選用模組11上建立一材料資料庫(圖中未示)，當使用者選定塑料後，可在前述材料選用頁面110上顯示該選用塑料的各項建議參數，例如：密度、黏度、保壓壓力、射出壓力、Tm、Tg、建議最高料溫、建議模溫及背壓等。

請參閱圖3所示，該圖檔匯入模組12用以產生一操作頁面120，供匯入一模具配置圖的圖檔，並計算出其投影面積、總體積；進一步而言，該圖檔匯入模組12用以匯入具有三維(3D)尺寸的模具配置圖(如成品模型立體圖、射缸圖等)，並可在前述操作頁面120上選擇投影方向，並計算出其投影面積與總面積，進而利用既有的公式運算出所須的鎖模力。

該機台選用模組13係根據該圖檔匯入模組12運算產生的鎖模力自連線或預設的射出機中篩選出適合的射出機，供使用者選擇；請參閱圖4所示，該機台選用模組13可產生一選單頁面130，該選單頁面130上具有一機台選單131、一機台IP顯示欄位132，該機台選單131係一下拉選單，可列出連線或預設的射出機，供使用者選擇，當使用者選擇一射出機，該機台IP顯示欄位132將會將該射出機的網路位址，同時在該選單頁面130上將會顯示該射出機的各項建議參數值，例如鎖模力、射出速度、螺桿直徑、射出量、最大射壓及最小模厚等。

必須說明的是：前述機台選用模組13係透過其機台選單131供使用者自網路連線的機台中選擇合適的射出機，如果沒有連線，也可以利用一已建立的射出機台資料庫來選用。前述的機台選單131將會對機台資料庫的射出機進行篩選，而在下拉選單上只列出鎖模力符合需求的射出機。

該參數運算模組14係根據該塑材選用模組11選用的材料及機台選用模組13選用的射出機及對應的建議參數值與已建立的公式運算出各項設定參數，據以決定對射出機設定的加料量、鬆退值、殘留量值、螺桿加料位置、背壓壓力、射出速度、射出壓力、保壓壓力與料管溫度等各項參數。

該動畫顯示模組15具有一運算結果顯示頁面150(請參閱圖5所示)，其係以動畫方式顯示該參數運算模組14運算產生的各項參數；該運算結果顯示頁面150具有三個分頁包括：一射出保壓頁151、一射缸加料頁152與一溫度參數頁153；其中：

該射缸加料頁151上會顯示螺桿加料的位置，加料的速度與壓力，螺桿鬆退位置、螺桿預留位的設定值；又如圖6所示，該射出保壓頁152上將顯示先前匯入的成品模型立體圖與射缸圖，其圖面利用動畫方式，呈現出螺桿前進與塑料充填狀態，並顯示射出速度、射出多段位置、保壓位置、保壓壓力、保壓時間與射出壓力等設定參數值；再如圖7所示，該溫度參數頁153則顯示出加料段不同的溫度設定值，包含射嘴段、第一段、第二段與第三段，另外並顯示一建議模溫。

該參數匯出模組16係透過網路連線將參數運算模組14運算產生的設定參數傳送至選用的射出機，由射出機自動完成設定，並經由操作人員在現場的操作以完成產品的產出。在本實施例中，參數匯出模組16係將設定參數轉換為CSV檔，再經由網路傳輸給選用的射出機，藉此，射出機的參數設定不再需要由操作人員以人工輸入，可有效避免操作人員輸入錯誤。

由上述可知，本發明系統部分一較佳實施例的具體組成及各模組的具體技術內容。又請參閱圖8所示，係本發明系統部分的又一較佳實施例，其基本架構與前一實施例大致相同，不同處在於：本實施例進一步包括一缺陷修正模組17，該缺陷修正模組17具有一成型缺陷資料庫，用以收集射出成型作業中關於成型品的短射、毛邊與收縮等缺陷資訊，以便針對前述的設定參數進行修正，並將修正後的設定參數透過參數匯出模組16重新匯出至射出機，以消除成型品的缺陷。

根據本發明上述電腦輔助射出成型參數設定系統之工作原理，可知本發明可進一步提供一參數設定方法，請參閱圖9所示，其包括下列步驟： 接受使用者選用的射出材料(S1)，並取得選用材料的建議參數值； 接受使用者以圖檔形式匯入一模具配置圖，據以計算出其投影面積、總體積(S2)； 根據前述的投影面積、總體積計算出所需的鎖模力(S3)； 根據前述的鎖模力選用適合的射出機(S4)； 根據該選用材料與選用射出機的建議參數值運算出各項設定參數(S5)； 以動畫方式顯示運算產生的各項設定參數(S6)； 將運算產生的設定參數直接匯出至該選用射出機(S7)，由該選用射出機自完成參數設定。

經上述說明可看出本發明的參數設定系統與方法，至少具備下列優點： 1. 有效避免人工輸入錯誤：本發明可對匯入模型進行投影面積與總體積計算，意即不須人工輸入資料，直接由匯入圖檔換算模型之投影面積、總體積，進而計算出鎖模力，作為運算產生設定參數的基礎，因此可有效避免人工輸入錯誤。 2. 利於設計產品時的生產能力評估：在產品設計時，利用本發明匯入模型配置圖即可計算出所需成型條件參數，有利成型廠在產品設計時判斷該產品是否能使用場內機台進行生產。 3. 便利檢視生產機台的選用：本發明利用與射出機連線，以便在初步參數的結果產出後即可篩選出適當的生產機台，避免使用者因經驗不足選用了能力過低或過高的射出機台，並能有效的降低不良品的產生與能源的浪費。另在機台選用上也能提供生產機台排程使用，方便使用者瞭解廠內機台的稼動狀態，便於管理生產排程。 4. 具教學功能：本發明以動畫顯示螺桿射出與充填進入模穴融膠量的關係，令使用者可以瞭解各段射出中融膠在模穴內的充填過程，利用動畫除了提供友善且具親和力的顯示介面外，亦方便使用者瞭解三段不同射出設定參數的意義而具有教學功能。

10‧‧‧主機
101‧‧‧射出機
11‧‧‧塑材選用模組
110‧‧‧材料選用頁面
111‧‧‧選擇塑材欄位
12‧‧‧圖檔匯入模組
120‧‧‧操作頁面
13‧‧‧機台選用模組
130‧‧‧選單頁面
131‧‧‧機台選單
132‧‧‧機台IP顯示欄位
14‧‧‧參數運算模組
15‧‧‧動畫顯示模組
150‧‧‧運算結果顯示頁面
151‧‧‧射出保壓頁
152‧‧‧射缸加料頁
153‧‧‧溫度參數頁
16‧‧‧參數匯出模組
17‧‧‧缺陷修正模組

圖1 係本發明一較佳實施例的系統架構示意圖。 圖2 係本發明一較佳實施例的塑材選用模組之材料選用頁面示意圖。 圖3 係本發明一較佳實施例的圖檔匯入模組之操作頁面示意圖。 圖4 係本發明一較佳實施例的機台選用模組之機台選單示意圖。 圖5 係本發明一較佳實施例的動畫顯示模組之運算結果顯示頁面示意圖。 圖6 係前述運算結果顯示頁面中的射出保壓頁示意圖。 圖7 係前述運算結果顯示頁面中的溫度參數頁示意圖。 圖8 係本發明又一較佳實施例的系統架構示意圖。 圖9 係本發明之方法流程圖。

10‧‧‧主機

101‧‧‧射出機

11‧‧‧塑材選用模組

12‧‧‧圖檔匯入模組

13‧‧‧機台選用模組

14‧‧‧參數運算模組

15‧‧‧動畫顯示模組

16‧‧‧參數匯出模組

Claims (10)

1. 一種電腦輔助射出成型參數設定系統，包括一主機及一個以上與主機連線的射出機，其中該主機包括： 一塑材選用模組，具有一材料選用頁面，供使用者選用射出材料； 一圖檔匯入模組，接受以圖檔形式匯入一模具配置圖，並計算出投影面積、總體積，進而計算出所需的鎖模力； 一機台選用模組，係根據該圖檔匯入模組計算產生的鎖模力自連線或預設的射出機中篩選出適合的射出機，供使用者選擇； 一參數運算模組，係根據該塑材選用模組選用材料、該機台選用模組選用射出機對應的建議參數值運算出射出成型的各項參數； 一動畫顯示模組，係以動畫方式顯示該參數運算模組的運算結果； 一參數匯出模組，係與該參數運算模組及各個射出機連接，以便將該參數運算模組產生的運算結果直接匯出至選用的射出機。
2. 如請求項1所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該圖檔匯入模組具有一操作頁面，供匯入具有三維尺寸的模具配置圖，並可在該操作頁面上選擇投影方向，以計算出其投影面積與總面積。
3. 如請求項2所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該動畫顯示模組具有一運算結果顯示頁面，該運算結果顯示頁面具有三個分頁包括：一射出保壓頁、一射缸加料頁與一溫度參數頁；其中： 該射缸加料頁用以顯示螺桿加料的位置，加料的速度與壓力，螺桿鬆退位置、螺桿預留位的設定值； 該射出保壓頁係顯示先前匯入的模具配置圖，並以動畫方式顯示； 該溫度參數頁係顯示出加料段不同的溫度設定值，並顯示一建議模溫。
4. 如請求項3所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該機台選用模組產生一選單頁面，該選單頁面上具有一機台選單，該機台選單係一下拉選單以列出可選用的射出機； 該選單頁面上並顯示選用射出機的各項建議參數值。
5. 如請求項4所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該選單頁面上顯示選用射出機的建議參數值包括：鎖模力、射出速度、螺桿直徑、射出量、最大射壓、最小模厚。
6. 如請求項4所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該機台選用模組的選單頁面上進一步包括一機台IP顯示欄位，以顯示選用射出機的網路位址。
7. 如請求項4所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該塑材選用模組的材料選用頁面具有一選擇塑材欄位，並提供一下拉選單供使用者選擇射出成型作業選用的塑料，該塑材選用模組上並建立一材料資料庫。
8. 如請求項7所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，該材料選用頁面上顯示該選用塑料的建議參數包括密度、黏度、保壓壓力、射出壓力、Tm、Tg、建議最高料溫、建議模溫、背壓。
9. 如請求項1至8中任一項所述之電腦輔助射出成型參數設定系統，進一步包括一缺陷修正模組，該缺陷修正模組用以收集缺陷資訊並建立成型缺陷資料庫，並針對設定參數進行修正，再透過該參數匯出模組重新匯出至射出機。
10. 一種電腦輔助射出成型參數設定方法，包括： 接受使用者選用的射出材料，並取得選用材料的建議參數值； 接受使用者以圖檔形式匯入一模具配置圖，據以計算出其投影面積、總體積； 根據前述的投影面積、總體積計算出所需的鎖模力； 根據前述的鎖模力選用適合的射出機； 根據該選用材料與選用射出機的建議參數值運算出各項設定參數； 以動畫方式顯示運算產生的各項設定參數； 將運算產生的設定參數直接匯出至該選用射出機，由該選用射出機自完成參數設定。