TWI784202B - 自動化模流分析系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種自動化模流分析系統，其包含：數據庫包括複數種代表不同產品之類別，每一類別具有複數組不同之有關於射出成型之數據；於前處理模組輸入一類別及點選澆口位置，由數據庫中自動選擇一組數據，並自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔；網格化模組對模型檔自動進行網格化；建立專案模組將網格化之模型檔自動建立專案；輸入條件模組自動輸入材料及成型條件；分析計算模組對專案自動進行分析計算並自動產生分析結果；判讀模組對該分析結果進行判讀並自動產生報告。一種自動化模流分析方法亦被揭露。

Description

自動化模流分析系統及方法

本發明有關於射出成型技術，尤指一種可簡化模流分析流程且大幅縮短模流分析時間之自動化模流分析系統及方法。

模流分析是射出成型製程的關鍵技術，藉由模流分析得到與射出成型相關的參數，以完善模具設計及產品。

然而，模流分析包括許多步驟，例如澆口、流道、網格、材料、成型條件等參數，都需要依據產品外型及產品尺寸一一設定。雖然目前一般業者皆使用軟體輔助分析，但是仍需要藉由人工經驗值對各項參數進行多次試驗，才能得出最佳的成型參數值。因此必須耗費大量人力、時間與材料。

依實際情況而定，習知模流分析平均約需耗時6個小時方能完成。如前所述，模流分析必須倚賴人工經驗值，通常，針對每種參數大約需要輸入2~3次的模擬值才能得到最佳參數，而若是由經驗不足的人員進行分析，則需要更多次的輸入模擬，亦即必須耗費更長的時間才能完成模流分析而得到所有參數。

據此，如何能有一種可大幅縮短模流分析時間之『自動化模流分析系統及方法』，是相關技術領域人士亟待解決之課題。

於一實施例中，本發明提出一種自動化模流分析系統，包含：一數據庫，其包含複數種代表不同產品之類別，每一類別具有複數組不同之有關於射出成型之數據；一前處理模組，輸入一類別及點選澆口位置，並由前處理模組根據類別及澆口位置由數據庫中自動選擇一組數據，並於前處理模組自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔；一網格化模組，對模型檔自動進行網格化；一建立專案模組，將網格化之模型檔自動建立專案；一輸入條件模組，自動輸入材料及成型條件；一分析計算模組，根據材料及成型條件對專案自動進行分析計算並自動產生分析結果；以及一判讀模組，對該分析結果自動進行判讀並自動產生報告。

於一實施例中，本發明提出一種自動化模流分析方法，其包含下列步驟：於前處理模組輸入一產品類別及點選澆口位置，並由前處理模組根據產品類別及澆口位置由數據庫中自動選擇一組數據，並於前處理模組自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔；由網格化模組對模型檔自動進行網格化； 由建立專案模組將網格化之模型檔自動建立專案；由輸入條件模組自動輸入材料及成型條件；由分析計算模組根據材料及成型條件對專案自動進行分析計算並自動產生分析結果；以及由判讀模組對分析結果自動進行判讀並自動產生報告。

100:自動化模流分析系統

10:數據庫

20:前處理模組

30:網格化模組

40:建立專案模組

50:輸入條件模組

60:分析計算模組

70:判讀模組

80:人機介面

200:自動化模流分析方法流程

202~212:自動化模流分析方法流程的步驟

圖1為本發明之多自動化模流分析系統之架構示意圖。

圖2為本發明之多自動化模流分析方法之流程圖。

請參閱圖1所示，本發明所提供之一種自動化模流分析系統100，包含一數據庫10、一前處理模組20、一網格化模組30、一建立專案模組40、一輸入條件模組50、一分析計算模組60、一判讀模組70。

數據庫10包含複數種代表不同產品之類別，每一類別具有複數組不同之有關於射出成型之數據。產品的種類不限，例如可為消費性電子零件，包括但不限於音圈馬達(VOICE-COIL MOTOR，VCM)部件、手機攝像頭、車用零件、電子零件、光學零件、生活用品，舉凡必須利用塑膠射出成型的零部件皆包含在內，不限於上述產品。數據則依產品而設定，例如，每一組數據至少包括產品資訊、模具資訊、成型資訊及比對資料。數據的數目依實際所需設定，例如可為200組或其他數目。

產品資訊包括但不限於圖面、產品資料、材料條件。

圖面包括二維圖面與三維圖面其中至少之一；通常會賦予二維圖面或三維圖面一檔號，而該檔號連結於圖形庫，當點選檔號時即可顯示相對應的產品圖形。

產品資料包括產品重量、產品尺寸、產品體積、平均肉厚其中至少之一；上述各項的設定單位依實際所需而定；產品尺寸通常包括產品的長、寬、高尺寸。

材料條件包括材料名稱、材料密度、二次料、纖維/礦物質比例、烘料溫度、烘料時間其中至少之一。上述各項的設定單位依實際所需而定；材料名稱例如可為LCP E525T、LCP E840i。二次料及纖維/礦物質比例皆可設定為一百分比值。

模具資訊包括但不限於模具結構、澆道系統、冷卻系統。

模具結構可包括模具形式、絞牙、滑塊數、穴數、模具尺寸其中至少之一；上述各項的設定單位依實際所需而定；模具形式可為二板或三板；絞牙可顯示是否絞牙，Y/N，Y代表是，N代表否；模具尺寸通常包括長、寬、高尺寸。

澆道系統可包括流道形式、熱澆道供應商、豎流道尺寸、主流道型式與尺寸、次流道型式與尺寸、流道體積估算值、流道體積實際值、體積相似度、流道重量、澆口數、澆口型式、澆口尺寸其中至少之一；視情況所需，澆道系統可再包括第三段流道型式與尺寸、第四段流道型式與尺寸、第五段流道型式與尺寸、第六段流道型式與尺寸、第七段流道型式與尺寸；上述各項的設定單位依實際所需而定；流道形式可顯示冷或熱；熱 澆道供應商可視情況是否顯示；豎流道尺寸通常包括長、寬、高尺寸及體積；主流道型式與尺寸至第七段流道型式與尺寸通常可顯示其型式(例如可為U型)及長、寬、高尺寸與體積；體積相似度可設定為流道體積估算值/流道體積實際值之百分比值；澆口型式可設定顯示為潛伏或針點兩種型式；澆口尺寸通常包括寬、高尺寸。

冷卻系統可包括水路位置、水路方式其中至少之一；水路位置可顯示模框或模座；水路方式可包括水、油、加熱棒等方式。

成型資訊包括但不限於成型機資料、模具溫度設定、成型條件、模流分析。

成型機資料包括廠牌、機台型號、型式、螺桿直徑、射出量、最大射出壓力、最大射出速度、最大流率、最大鎖模力其中至少之一；型式可為油動或電動。

模具溫度設定包括固定側設定值、可動側設定值、固定側實際值、可動側實際值其中至少之一；上述各項的設定單位依實際所需而定。

成型條件包括材料溫度、最大射出速度、計料量、殘餘量、總料量、射出時間、射出壓力上限值、射出壓力實際值、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間、週期時間、短射、成型條件表其中至少之一；上述各項的設定單位依實際所需而定，而成型條件表可賦予一檔號，而該檔號連結於成型條件表庫，當點選檔號時即可顯示相對應的成型條件表。

模流分析包括流動波前、體積收縮率、翹曲值、澆口固化時間、產品冷卻時間、射出壓力分析值其中至少之一；上述各項的設定單位依實際所需而定；流動波前可賦予一檔號，而該檔號連結於流動波前庫，當點 選檔號時即可顯示相對應的流動波前；體積收縮率可包括一最小收縮率(min%)及最大收縮率(max%)；翹曲值可包括一最小值(min)與最大值(max)。

比對資料包括但不限於現場比對，其包括短射、真圓度、平面度、平行度、最大成型壓力、首件檢查表其中至少之一。上述各項皆為比對分析結果與實際產品的相似度百分比；當任一項的相似度百分比低於一標準值時，則必須進行修正。

必須說明的是，模流分析與比對資料兩項有部分內容必須在分析計算模組60及判讀模組70中進行，而後再將分析及判讀結果顯示於該組數據中，並儲存於數據庫10中。

前處理模組20用以輸入一類別及點選澆口位置，並由前處理模組20根據所輸入之類別及澆口位置由數據庫10中自動選擇一組數據，並於前處理模組20自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔。於本實施例中，前處理模組20連接於一人機介面80，人機介面80通常可為螢幕、鍵盤等裝置，但不限於此。使用者藉由人機介面80點選類別及點選澆口位置後，前處理模組20會根據所輸入之類別及澆口位置由數據庫10中自動選擇一組與所點選的類別及澆口位置最接近的數據，且於人機介面80自動產生一個與該組數據相對應之包含製品、流道及水路之模型檔。

此外，前處理模組20更包括用以進行冷卻水管與進水口設定，以及，用以輸入模座、分模方向與尺寸。同樣地，使用者可藉由人機介面80進行上述設定及輸入。更具體而言，於上述輸入及設定的過程中，可將產品模型(例如可為STEP檔)、曲線流道(例如可為igs檔)匯入前處理模組20中並顯示於人機介面80，而當完成輸入及設定後，即可於人機介面80顯示一 包含製品、流道及水路等結構的模型檔。

網格化模組30用以對模型檔自動進行網格化。網格化模組30首先對模型檔自動進行產生實體網格的步驟，而後自動儲存網格檔案，檔案的格式例如可為mfe檔。

建立專案模組40用以將網格化之模型檔自動建立專案。於建立專案時，只要先設定專案名稱及位置等，再將於網格化模組30中儲存的網格檔案匯入即可自動建立專案。

輸入條件模組50用以自動輸入材料及成型條件。成型條件包括溫度、時間等數據，但不限於此。

分析計算模組60用以根據材料及成型條件對專案自動進行分析計算並自動產生分析結果。當完成前處理模組20、網格化模組30、建立專案模組40、輸入條件模組50中的處理程序後，即可自動進行分析計算，並自動產生一初步之模流分析結果。分析項目可包括充填分析紀錄過程、保壓分析記錄過程、翹曲分析紀錄過程，但不限於此。

判讀模組70對分析結果自動進行判讀並自動產生報告。判讀模組70自動進行判讀的項目依實際所需而設定，以前述於分析計算模組60所分析的項目，充填分析紀錄過程、保壓分析記錄過程、翹曲分析紀錄過程而言，例如可包含充填、保壓及翹曲等項目。其中，充填可包括溫度、壓力、結合線、包封、射出壓力、短射、流動不平衡、流動遲滯問題及壓力損；保壓可包括保壓壓力、保壓溫度及體積收縮；而翹曲則可包括總位移、平坦度、平行度及真圓度。

於極少數情況下，若判讀結果顯示當次的模流分析不盡理想，例 如發生上述比對資料於比對分析結果與實際產品的相似度百分比低於標準值時，則必須進行修正。由於利用本發明所提供的自動化模流分析系統進行模流分析時僅有極少部分數據是由人工輸入，因此可以也快速判斷出哪一項人工輸入數據有誤並快速修正。例如產生誤差的原因可能包括，材料已停用、成型條件表的充填時間有問題(例如充填時間設定遠短於正常值)、料溫設定有誤等問題。再者，由於利用本發明所提供的自動化模流分析系統進行模流分析的時間非常快速，因此修正後的模流分析過程也很快速。

請參閱圖1及圖2所示，利用本發明之自動化模流分析系統，可歸納出一種自動化模流分析方法流程200，其包含下列步驟：步驟202：於前處理模組20輸入一產品類別及點選澆口位置，並由前處理模組20根據產品類別及澆口位置由數據庫10中自動選擇一組數據，並於前處理模組20自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔；步驟204：由網格化模組30對模型檔自動進行網格化；步驟206：由建立專案模組40將網格化之模型檔自動建立專案；步驟208：由輸入條件模組50自動輸入材料及成型條件；步驟210：由分析計算模組60根據材料及成型條件對專案自動進行分析計算並自動產生分析結果；以及步驟212：由判讀模組70根據分析結果自動進行判讀並自動產生報告。

綜上所述，本發明所提供之自動化模流分析系統及方法，將經驗值數據化，作為標準數據庫，而數據庫也就是模流分析的準則，使用者只 要點選澆口、選擇材料，系統將最適用的數據組由數據庫中取出，而後即可自動進行模流分析，無須經過反覆測試及修正。

經實際驗證，利用本發明所提供之自動化模流分析系統，可將模流分析時間縮減至少三分之二，例如原本需要耗費6小時的模流分析，可縮減至2小時，且分析準確度能確保85%以上，省去再次分析的時間。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:自動化模流分析系統

10:數據庫

20:前處理模組

30:網格化模組

40:建立專案模組

50:輸入條件模組

60:分析計算模組

70:判讀模組

80:人機介面

Claims (9)

1. 一種自動化模流分析系統，包含：一數據庫，其包含複數種代表不同產品之類別，每一該類別具有複數組不同之有關於射出成型之數據；一前處理模組，輸入一該類別及點選澆口位置，並由該前處理模組根據該類別及該澆口位置由該數據庫中自動選擇一組該數據，並於該前處理模組自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔；一網格化模組，對該模型檔自動進行網格化；一建立專案模組，將該網格化之該模型檔自動建立專案；一輸入條件模組，自動輸入材料及成型條件；一分析計算模組，根據該材料及該成型條件對該專案自動進行分析計算並自動產生分析結果；以及一判讀模組，對該分析結果自動進行判讀並自動產生報告。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動化模流分析系統，其中每一組該數據包括產品資訊、模具資訊、成型資訊及比對資料。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動化模流分析系統，其中該產品資訊包括：圖面，其包括二維圖面與三維圖面其中至少之一；產品資料，其包括產品重量、產品尺寸、產品體積、平均肉厚其中至少之一；以及材料條件，其包括材料名稱、材料密度、二次料、纖維/礦物質比例、烘料溫度、烘料時間其中至少之一。
4. 如申請專利範圍第2項所述之自動化模流分析系統，其中該模具資訊包括：模具結構，其包括模具形式、絞牙、滑塊數、穴數、模具尺寸其中至少之一；澆道系統，其包括流道形式、熱澆道供應商、豎流道尺寸、主流道型式與尺寸、次流道型式與尺寸、流道體積估算值、流道體積實際值、體積相似度、流道重量、澆口數、澆口型式、澆口尺寸其中至少之一；以及冷卻系統，其包括水路位置、水路方式其中至少之一。
5. 如申請專利範圍第2項所述之自動化模流分析系統，其中該成型資訊包括：成型機資料，其包括廠牌、機台型號、型式、螺桿直徑、射出量、最大射出壓力、最大射出速度、最大流率、最大鎖模力其中至少之一；模具溫度設定，其包括固定側設定值、可動側設定值、固定側實際值、可動側實際值其中至少之一；成型條件，其包括材料溫度、最大射出速度、計料量、殘餘量、總料量、射出時間、射出壓力上限值、射出壓力實際值、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間、週期時間、短射、成型條件表其中至少之一；以及模流分析，其包括流動波前、體積收縮率、翹曲值、澆口固化時間、產品冷卻時間、射出壓力分析值其中至少之一。
6. 如申請專利範圍第2項所述之自動化模流分析系統，其中該比對資料包括：現場比對，其包括短射、真圓度、平面度、平行度、最大成型壓力、首件檢查表其中至少之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自動化模流分析系統，其中該前處 理模組更包括進行冷卻水管與進水口設定，以及，輸入模座、分模方向與尺寸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之自動化模流分析系統，其中該判讀模組進行判讀的項目包含：充填，其包括溫度、壓力、結合線、包封、射出壓力、短射、流動不平衡、流動遲滯問題及壓力損；保壓，其包括保壓壓力、保壓溫度及體積收縮；以及翹曲，其包括總位移、平坦度、平行度及真圓度。
9. 一種利用申請專利範圍第1項至第8項任一項之自動化模流分析系統的方法，其包含下列步驟：於該前處理模組輸入一產品類別及點選澆口位置，並由該前處理模組根據該產品類別及該澆口位置由該數據庫中自動選擇一組數據，並於該前處理模組自動產生一包含製品、流道及水路之模型檔；由該網格化模組對該模型檔自動進行網格化；由該建立專案模組將該網格化之該模型檔自動建立專案；由該輸入條件模組自動輸入材料及成型條件；由該分析計算模組根據該材料及該成型條件對該專案自動進行分析計算並自動產生分析結果；以及由該判讀模組對該分析結果自動進行判讀並自動產生報告。

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