MOLDEX3D

MOLDEX3D | 解决车窗玻璃滑道变形案列

  • 作者: 小婷
  • 日期: 2019-11-11 14:57:09
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大纲

本案例产品为汽车窗户的包边件,包含三个嵌件:透明玻璃、玻璃滑道(GRC)及小的铝制嵌件。其中玻璃滑道的变形造成产品无法满足间隙面差的要求,进而导致组装困难。工程师利用Moldex3D找出变形的主因,由于PVC厚壁和GRC接触,导致产品功能问题。工程师于是利用ABS嵌件来减少产品厚度与变形,同时保有强度。透过Moldex3D模拟工具辅助,有效优化产品设计,进而改善翘曲,顺利进行产品组装。

挑战

  • 翘曲导致组装困难

  • 凹痕

  • 缩短冷却时间

解决方案

利用Moldex3D验证GRC的改良设计,以解决翘曲、冷却和凹痕问题

效益

  • 改善流动平衡

  • 降低X方向变形量80%,满足间隙面差需求,顺利进行组装

  • 消除凹痕

  • 缩短冷却时间66%

  • 缩短开发周期

案例研究

车窗包边件面临无法满足间隙面差要求的问题。该产品由透明玻璃、玻璃滑道(GRC)及小的铝嵌件三种嵌件所组成,并以PVC材料包覆(图一、图二)。虽然GRC旁的PVC厚度是造成变形的原因,但为了达到组装需求,仍不能牺牲此PVC厚度。

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图一 车窗包边件嵌件:(1)透明玻璃、(2)玻璃滑道(GRC)、(3)铝嵌件
Moldex3D 解决车窗玻璃滑道变形案列(图2)
图二 实际组装图

然而在成型之后,由于产品不均匀收缩和PVC的冷却问题,导致GRC在X方向产生5 mm的变形(图三),而使得实际组装时,产品无法满足间隙面差的要求,也因此无法顺利组装。于是利用Moldex3D来分析现行问题之间的关联,并找出GRC偏差的原因(图四)。

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图三 GRC的变形问题
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图四 Moldex3D翘曲分析结果,捕捉到GRC在X方向有5mm的变形

Moldex3D分析结果显示GRC变形问题,藉此找出成因,包括GRC旁的PVC厚度不均(图五)、冷却结束时产生的热点(图六) 、不均匀的产品收缩,以及不充足的冷却时间等。而造成冷却问题的原因,是受限于产品成本的关系,因此必须缩减冷却时间。除此之外,在冷却时间结束时,还发生凹痕问题(图七)。

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图五 本产品的厚度不一,最厚区域为13.4 mm,最薄区域为0.5 mm
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图六 塑件熔融区域的等位面图,显示出产品在冷却结束时,核心仍有熔融的现象
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图七 冷却结束时发最深的凹痕有0.1 mm

为了改善变形问题,他们多次的产品设计和制程参数修改,仍无法达到间隙面差要求。因此他们决定在设计变更时,加入一个ABS嵌件,如此就不必牺牲产品厚度(图八、图九)。并同时透过Moldex3D进行设计变更的模拟验证。

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图八 修改后的产品设计
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图九 原始设计及设计变更的网格图,设计变更中多了一个ABS嵌件

根据Moldex3D的分析结果来调整,有效改良翘曲问题(图十、图十一)、并克服组装难题。同时所需的冷却时间也由112秒缩短至38秒(图十二、图十三),凹痕问题也获得解决(图十四)。

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图十 修改设计后,X轴方向翘曲由5 mm缩减为1 mm
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图十一 实际组装图也显现加入ABS嵌件后,X轴方向翘曲缩减为1 mm
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图十二 塑件熔融区域等位图显示,加入ABS嵌件后,核心熔融的问题已改善很多
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图十三 加入ABS嵌件后,所需的冷却时间缩短了,到达顶出温度时,只需35至40秒便足够
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图十四 凹痕由0.1 mm改善为0 mm

结果

通过阳普科技使用Moldex3D验证产品设计变更方案,发现将ABS嵌件放在肉厚处不但不会减弱产品强度,同时能减少GRC厚度近85%。阳普科技成功找出影响变形的原因,并且验证优化后的方案可以有效降低翘曲、凹痕及优化成型周期(表一)。

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表一 原始设计和设计变更结果比较


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