Moldex3D考虑真实机台响应 实践虚实整合

in Top Story on 9 月 04, 2019

虚实整合(Cyber-Physical System, CPS) 是工业4.0系统的关键技术之一,若运用在射出成型领域中,就是模流分析与实际生产机台的虚实整合。然而受限于机械加工、材料、控制器性能等相关因素,使得理论与机台实际情形总是存在部分差距,如何缩短虚实间的差距并有效展现整合的综效,是一个重要的课题。

射出机的速度与压力响应的一般认知是,全电式射出机的速度响应较快,油压式射出机的速度响应较慢(如图一),以及设定多少的充填速度和保压压力,机台就应该有多少的充填速度和保压压力。然而实际上,射出机台中由于控制器的控制模式及效能等问题,表现出来的响应结果与理论会有些许落差。图二为某厂牌之全电式射出机的速度响应结果,设定速度为90mm/sec,由图中可以得知射出速度并非立即开始,而是会有一段克服阻力所导致的延迟时间后,才会逐渐达到设定的速度。当实际射出速度约达到设定速度的95%时,又会开始降低机台的响应速度,直到射出速度达到设定速度值。这样的速度响应模式是很难用人工方式设定的,而透过机台鉴定,就可自动判断这些模式并带入分析中。

图一 全电式射出机机与油压式射出机的响应差距

图二 某全电式射出机的速度响应变化

图三为设定相同的射出速度(120 mm/sec)、并修改不同之速度响应所造成的影响之比较。从图中可发现当设定的响应时间越快,则达到速度设定值越快;设定的响应时间越慢,则达到速度设定值越久。此外由射出压力结果中也发现,虽然设定相同的速度值,但由于速度响应值不同,使得射出压力的值也不同,达到VP切换位置的时间也不同。

图三 不同速度响应对时间与压力的影响

为了能够掌握机台响应的带来的影响,Moldex3D采用实验方式收集机台响应数据,其机台响应实验流程如图四,用户可以选择工厂内所使用的射出成型机型号、模具与材料,收集不同的速度与压力设定的实验结果,再藉由控制理论,鉴定此射出机之响应参数,进而应用于Moldex3D模流分析。完成机台参数鉴定后,使用者需将机台参数档放置于Moldex3D成型精灵之机台数据库内(如图五),之后在成型精灵之机台页面中选择鉴定好的机台,不需改变任何设定模式。Moldex3D Solver进行分析时,便会自动依据实际机台响应,作为分析时的设定条件,让分析结果可以更贴近实际的状况(如图六)。

图四 机台响应实验流程

图五 将机台参数文件输入到机台数据库中

图六 机台参数鉴定后的速度变化

模流分析软件将真实的机台响应纳入考虑,便能更准确预测出与实际机台及成品质量相符的结果,提高仿真和制造之间的一致性,让现场人员可以直接应用Moldex3D的成型条件优化结果,达到虚实整合的目标。


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