CAE 技术整合异型水路设计于改善模具热平衡与冷却周期

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模流分析

此研究分析以 Moldex3D 进行冷却分析，并 将两组模型进行比对，由于只探讨公模面易积热 之区域，故母模面的水路皆维持相同的设计(图 四)。原始模型采用管状水路并搭配隔版的方式进 行冷却。设计变更则针对易积热之凹槽区域，设 计异型水路以达到冷却之效果。
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/ B9 n$ `+ j# a+ K1 h) e图四母模水路
7 G8 G1 o' \) D1 e0 A1 y1 J原始模型:
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此模型的公模水路采用传统管状设计，直径 为 10mm，隔板的尺寸如图五所示，由于凹槽区 域约有几个深达 45mm 的矩形分区图六。所以传 统水路的加工方式难以将伸入此处，故仅能在部 份区域伸入隔板水路，试图将该区域温度降低。
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- E9 i( y+ H( Y; K" C图五隔板尺寸(单位 mm)        图六 矩形区域

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设计变更模型:

设计变更的模型水路，部份沿用原始模型的 水路配置，并且更改水路的位置及增设一组水路 (图七、八、九)，目的在于使模型得到均匀的降 温。至于凹槽区域，则以异型水路伸入凹槽的内 部，预期在该处能得到良好的散热效果。
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1 n) L( h0 Q4 W, j* {8 y& I图七 原始水路设计 图八 更改后的水路设计

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% c2 [2 O' B5 Z8 j4 e增设的水路组别
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7 d& r% Q( f6 c* ]% d6 b& P图九 增设水路

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结果与讨论
经由冷却分析结果可发现，原始模型由于在 凹槽区域无法将水路伸入，故在该区域有明显积 热现象，最高温度可达 93℃图十。反观设计变更 模型在相同区域下，异型水路设置在该凹槽区域， 针对不同的矩形区域，随着其外型的变化将水路 沿其轮廓环绕，所以积热现象较为改善，该区域 最高温度为 80℃图十一。


比较公模面整体温度场时(图十二、十三)， 原始模型隔板水路伸入的深度不同，且各水路的 间距不一，导致公模面温度场无法获得均匀的冷 却效果。此外隔板水路太靠近模穴，导致隔板水 路下方温度过低，造成与其临近区域有接近 50℃的温度差距。设计变更模型虽保有原始模型的水路配置，但考虑到整体水路冷却的均匀，移动了含有隔板水路的组别，且也调整了隔板水路的 高度，最后可看到隔板下方温度与其临近区域仅 有 30℃的温度差距。

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根据平均表面温度变化图(图十四、图十五)， 在 30sec 的冷却时间之后，原始模型的平均表面 温度落在 65.6℃，而设计变更模型的平均表面温 度则落在 59.7℃，比原始模型减少了 5.9℃。该 产品材料为 ABS POLYLAC PA765，其可顶出温 度约为 72℃图十六，以此温度比较两个组别，可 发现原始模型要降至顶出温度需耗费 13sec，而 设计变更组别仅需 7sec。

图十原始模型凹槽区域温度场

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$ }( z& g5 e$ w& c; G% M图十一设计变更模型凹槽区域温度场        图十二原始模型温度场，红色区域为 81℃以上区域
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: N' \' D4 J7 O( H  p  z图十三设计变更模型温度场
   
图十四原始模型表面温度变化图                                 图十五设计变更模型表面温度变化图
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图十六 ABS POLYLAC PA765 工作温度
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