Moldex3D考量真實機台響應 實踐虛實整合

虛實整合(Cyber-Physical System, CPS) 是工業4.0系統的關鍵技術之一,若運用在射出成型領域中,就是模流分析與實際生產機台的虛實整合。然而受限於機械加工、材料、控制器性能等相關因素,使得理論與機台實際情形總是存在部分差距,如何縮短虛實間的差距並有效展現整合的綜效,是一個重要的課題。

射出機的速度與壓力響應的一般認知是,全電式射出機的速度響應較快,油壓式射出機的速度響應較慢(如圖一),以及設定多少的充填速度和保壓壓力,機台就應該有多少的充填速度和保壓壓力。然而實際上,射出機台中由於控制器的控制模式及效能等問題,表現出來的響應結果與理論會有些許落差。圖二為某廠牌之全電式射出機的速度響應結果,設定速度為90mm/sec,由圖中可以得知射出速度並非立即開始,而是會有一段克服阻力所導致的延遲時間後,才會逐漸達到設定的速度。當實際射出速度約達到設定速度的95%時,又會開始降低機台的響應速度,直到射出速度達到設定速度值。這樣的速度響應模式是很難用人工方式設定的,而透過機台鑑定,就可自動判斷這些模式並帶入分析中。

圖一 全電式射出機機與油壓式射出機的響應差距

圖二 某全電式射出機的速度響應變化

圖三為設定相同的射出速度(120 mm/sec)、並修改不同之速度響應所造成的影響之比較。從圖中可發現當設定的響應時間越快,則達到速度設定值越快;設定的響應時間越慢,則達到速度設定值越久。此外由射出壓力結果中也發現,雖然設定相同的速度值,但由於速度響應值不同,使得射出壓力的值也不同,達到VP切換位置的時間也不同。

圖三 不同速度響應對時間與壓力的影響

為了能夠掌握機台響應的帶來的影響,Moldex3D採用實驗方式收集機台響應數據,其機台響應實驗流程如圖四,使用者可以選擇工廠內所使用的射出成型機型號、模具與材料,收集不同的速度與壓力設定的實驗結果,再藉由控制理論,鑑定此射出機之響應參數,進而應用於Moldex3D模流分析。完成機台參數鑑定後,使用者需將機台參數檔放置於Moldex3D成型精靈之機台資料庫內(如圖五),之後在成型精靈之機台頁面中選擇鑑定好的機台,不需改變任何設定模式。Moldex3D Solver進行分析時,便會自動依據實際機台響應,作為分析時的設定條件,讓分析結果可以更貼近實際的狀況(如圖六)。

圖四 機台響應實驗流程

圖五 將機台參數檔輸入到機台資料庫中

圖六 機台參數鑑定後的速度變化

模流分析軟體將真實的機台響應納入考量,便能更準確預測出與實際機台及成品品質相符的結果,提高模擬和製造之間的一致性,讓現場人員可以直接應用Moldex3D的成型條件優化結果,達到虛實整合的目標。


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