虛實整合(Cyber-Physical System, CPS)是工業(yè)4.0系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,若運用在射出成型領(lǐng)域中,就是模流分析與實際生產(chǎn)機(jī)臺的虛實整合。然而受限于機(jī)械加工、材料、控制器性能等相關(guān)因素,使得理論與機(jī)臺實際情形總是存在部分差距,如何縮短虛實間的差距并有效展現(xiàn)整合的綜效,是一個重要的課題。
射出機(jī)的速度與壓力響應(yīng)的一般認(rèn)知是,全電式射出機(jī)的速度響應(yīng)較快,油壓式射出機(jī)的速度響應(yīng)較慢(如圖1),以及設(shè)定多少的充填速度和保壓壓力,機(jī)臺就應(yīng)該有多少的充填速度和保壓壓力。然而實際上,射出機(jī)臺中由于控制器的控制模式及效能等問題,表現(xiàn)出來的響應(yīng)結(jié)果與理論會有些許落差。

圖1 : 全電式射出機(jī)機(jī)與油壓式射出機(jī)的響應(yīng)差距 |
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圖2為某廠牌之全電式射出機(jī)的速度響應(yīng)結(jié)果,設(shè)定速度為90mm/sec,由圖中可以得知射出速度并非立即開始,而是會有一段克服阻力所導(dǎo)致的延遲時間后,才會逐漸達(dá)到設(shè)定的速度。當(dāng)實際射出速度約達(dá)到設(shè)定速度的95%時,又會開始降低機(jī)臺的響應(yīng)速度,直到射出速度達(dá)到設(shè)定速度值。這樣的速度響應(yīng)模式是很難用人工方式設(shè)定的,而透過機(jī)臺鑒定,就可自動判斷這些模式并帶入分析中。

圖2 : 某全電式射出機(jī)的速度響應(yīng)變化 |
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圖3為設(shè)定相同的射出速度(120 mm/sec)、并修改不同之速度響應(yīng)所造成的影響之比較。從圖中可發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)定的響應(yīng)時間越快,則達(dá)到速度設(shè)定值越快;設(shè)定的響應(yīng)時間越慢,則達(dá)到速度設(shè)定值越久。此外由射出壓力結(jié)果中也發(fā)現(xiàn),雖然設(shè)定相同的速度值,但由于速度響應(yīng)值不同,使得射出壓力的值也不同,達(dá)到VP切換位置的時間也不同。

圖3 : 不同速度響應(yīng)對時間與壓力的影響 |
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為了能夠掌握機(jī)臺響應(yīng)的帶來的影響,Moldex3D采用實驗方式收集機(jī)臺響應(yīng)數(shù)據(jù),其機(jī)臺響應(yīng)實驗流程如圖4,使用者可以選擇工廠內(nèi)所使用的射出成型機(jī)型號、模具與材料,收集不同的速度與壓力設(shè)定的實驗結(jié)果,再藉由控制理論,鑒定此射出機(jī)之響應(yīng)參數(shù),進(jìn)而應(yīng)用于Moldex3D模流分析。
完成機(jī)臺參數(shù)鑒定后,使用者需將機(jī)臺參數(shù)檔放置于Moldex3D成型精靈之機(jī)臺資料庫內(nèi)(如圖5),之后在成型精靈之機(jī)臺頁面中選擇鑒定好的機(jī)臺,不需改變?nèi)魏卧O(shè)定模式。 Moldex3D Solver進(jìn)行分析時,便會自動依據(jù)實際機(jī)臺響應(yīng),作為分析時的設(shè)定條件,讓分析結(jié)果可以更貼近實際的狀況(如圖6)。

圖5 : 將機(jī)臺叁數(shù)檔輸入到機(jī)臺資料庫中 |
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圖6 : 機(jī)臺參數(shù)鑒定后的速度變化 |
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模流分析軟體將真實的機(jī)臺響應(yīng)納入考量,便能更準(zhǔn)確預(yù)測出與實際機(jī)臺及成品品質(zhì)相符的結(jié)果,提高模擬和制造之間的一致性,讓現(xiàn)場人員可以直接應(yīng)用Moldex3D的成型條件優(yōu)化結(jié)果,達(dá)到虛實整合的目標(biāo)。