模具(T0)量产关键因子之DFX
时间:2024-04-23 16:37来源:德松官网 作者:德松模具钢
DFX在确保产品的成功制造和市场竞争力方面扮演着重要的角色。希望透过本篇的内容，能够为有兴趣的读者提供一些帮助，让他们在塑料成品开模的过程中更加顺利。
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预防胜于治疗这句话我们常常听到，对于塑料射出模具而言，达到T零(T0)量产的终极目标同样需依赖于在开模之前进行制造可行性分析，来降低试模和量产过程中可能出现的问题和风险，这就是预防的动作。
其中，制造可行性分析在业界被称为DFX（Design for X）。DFX的目的在于确定模具设计和制造以及量产的可行性，预测和解决可能出现的问题，并提供有效的解决方案以降低风险，进而提高试模成功率。
DFX是确保模具开发顺利进行并实现最佳生产效果的重要步骤，它包括：成品基本信息、成品评价、模具分析、模流分析等四大要素。
成品基本信息：
需要确认包含名称、塑料材料、缩水率、成品图版本等的正确性。建议最好使用文件管理系统来有效地管控这些信息，以避免错误信息对模具开发产生不良影响。这个步骤非常重要，应该放在首要位置进行确认。
成品评价：
检查成品设计的形状特征，评价其对模具开发的影响。特别注意复杂或特殊的几何结构是否存在，以及它们对充填、尺寸控制和公差带来的挑战。
分析成品设计中的薄壁部分、尖锐角度和细长特征等，确定它们是否会影响模具的制造和成品的质量。
根据塑料材料的特性，检查成品的肉厚度，以避免肉厚不均匀的情况产生成品翘曲变形、缩水痕迹及充填不足等问题，影响成品的质量。
模具分析：
①模具类型：常见的二板模、三板模或其它特殊结构需要在模具设计阶段与模流分析相互评价。
②模具材料：包含模仁、模座和其它模具零件，依据塑料材料成品、外观要求和模具寿命、制程的需求选择合适的材质。
③模具布局和模穴数量：考虑产量的需求、模具结构、射出成型机限制（例如：射出成型机的吨数）及射出平衡性，决定模穴的数量。
④进浇：依据模流分析结果来决定进浇的方式、数量及位置，并和客户做确认，其中位置的选择须考虑是否会影响成型之后的浇口去除的方式和便利性。同时考察质量和成本，建议也可以评价热胶道系统的使用。
⑤分模线：根据模具结构和客户需求确定成品分模线的位置。
⑥拔模角度：检查成品的拔模角度是否足够，或者确认客户对于成品是否有装配的配合要求或其他特殊要求（例如：咬花、或是不可有拔模角度）。同时须考虑拆模方式（例如：拆滑块）或模具结构是否需要做其它相应的变更。
⑦倒钩处理方式：提出成品倒钩处理的方式，并与客户确认是否会影响成品的功能性、装配或其它方面。如果倒钩方式对模具结构、后续维护和成本有影响，也需要一并提出。
⑧顶出：选择顶出方式、顶针形状和尺寸、顶针位置和数量，同时考虑顶出的平衡性，并与客户确认是否有不可设置顶出的区域。
⑨成品外观：确认是否有咬花，咬花的规格和范围，这会影响成品的拔模角度或是否需要拆滑块。是否需要进行喷漆或电镀等处理，电镀可能会凸显成品表面的缺陷，如缩水痕迹。是否有印刷，规格、位置和范围确认。因此，需要特别注意成品外观的要求等。
另外，如果需要使用RHCM（Rapid Heat Cycle Molding）的制程，这需要进行额外的评价。因为，RHCM制程涉及到模具加热和冷却系统的特殊设计。
⑩模穴号：确认模穴号的编码方式、位置及尺寸，在成品上是凸刻或是凹刻方式呈现。
⑪其它刻字：确认成品是否有其它刻字需求，位置及在成品上是凸刻或是凹刻方式呈现，例如：材质名称、日期章、环保章等。
⑫其它问题：其它影响模具制作的问题。
模流分析：
模流分析是DFX中极为关键的一个步骤，它提供了许多有价值的信息，可以帮助优化模具设计和制程参数，以实现高品质的成品。以下是使用模流分析时需要进行的几种分析：
①充填分析：进浇方式、位置及数量最佳化，可以帮助预测塑料料的充填行为、充填时间、压力分布以及可能的缺陷，如气泡、充填不足或过饱等，并可以预测结合线位置、包封位置、充填压力、剪切率、纤维配向等，有助于优化模具设计，以实现均匀的填充和最佳的产品品质。
②保压分析：可以预测产品的收缩、变形和应力分布，帮助成型条件设定到适当的保压时间和压力，减少可能的产品缺陷，如翘曲或变形，并预测浇口固化时间、缩水位置、毛边、保压压力等重要参数。
③冷却分析：可以帮助决定冷却信道的设计和位置，以实现均匀的冷却，避免熔融不足、变形和冷却时间引起的问题。透过冷却分析协助优化模具设计，可以提高冷却效率，缩短成型周期，进而提高生产效率和产品质量。
④翘曲分析：依据模具钢的热收缩、应力分布，预测成品翘曲的趋势。这对于确定是否需要进行后续处理或调整模具设计非常重要。
模流分析需要与模具开发分析相互配合，才能得出最佳的成型方案。这种科学的试模方法不仅能节能减碳，减少碳足迹，还能直接将模流分析的成型条件应用于射出成型机进行试模，实现虚实整合，以达到T零量产的目标。
对于实现模流分析与实际生产机台的虚实整合（Cyber-Physical System，CPS）达到数位分身（Digital Twin），关键在于射出成型机的特性分析，这包括测量机台在实际运作时的关键参数并收集机台响应数据。通过对机台参数的分析，将这些参数导入模流分析软件，提高模流分析中成型条件与射出成型机成型条件的吻合度，使分析结果更贴近实际情况。
结语
通过塑料成品开模前的DFX详细分析，我们可以确保模具设计和制程的可行性，预测和解决潜在的问题，进而提高模具试模的成功机率，并朝着T零量产的目标迈进。
同时，这样的分析也有助于提高成品的质量和可靠性，增强生产效率，降低模具和生产成本。通过优化模具设计和制程，我们可以达到最佳的产品品质，并减少后续的瑕疵和处理工序。
此外，DFX还可以缩短产品的开发周期，加快产品的上市速度。通过在设计阶段解决潜在的问题，我们可以避免模具后续的设计修改和试模次数，进而节省宝贵的时间和资源。
总而言之，DFX在确保产品的成功制造和市场竞争力方面扮演着重要的角色。希望透过本篇的内容，能够为有兴趣的读者提供一些帮助，让他们在塑料成品开模的过程中更加顺利。
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德松模具钢供稿(https://diesteelchina.com)
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