本期內容簡介

模具技術專輯

模具是工業之母,金屬製品、塑膠、橡膠等材料成程製程必備之工具,模具可分為沖壓、鍛造、壓鑄、塑膠及其他模具。在本期專輯裡,除了「產業脈動」資訊之外,我們很榮幸地邀請到國內知名的塑膠射出成型模具專家黃明賢先生, 在「領袖觀點」專欄中撰文,他目前擔任國立高雄科技大學機電工程系特聘教授,從事塑膠射出成型機與模具研究已三十幾年,也見證了整個射出成型行業的發展過程,對於我國射出成型產業十分熟悉;他在專欄中,以輕鬆話家常的口吻, 為我們細說了射出成型模具的過去與未來,內容裡,蘊含了他三十幾年來在射出成型產業的發展歷程與興衰,並針對模具產業的未來發展提出建議,十分值得大家仔細品味。

在「技術文章」方面,我們也邀請了多位專家一同來為大家介紹模具技術的最新發展現況, 此次共收錄了9篇論文,內容結合發動機葉片鍛造模具技術,板材伺服沖壓引伸成形技術、熱衝壓異厚拼焊板技術、調模系統節省調模時間、積層製造技術、塑膠成型行業數位轉型技術及模具鋼材的表面處理技術,達到高效率生產的目的。 文章主要包括了鍛造模具、螺絲成形模具、塑膠射出模具及模具表面處理技術,內容如下:

「發動機 Ti-6Al-4V 鈦合金葉片鍛件與模具開發」:作者們設計開發發動機鈦合金葉片之近淨形鍛造技術,設計開發流程先利用傳統鍛造進行預成形,再以恆溫鍛造製程進行完成鍛,開發相關製程所需模具,達到節省加工及材料使用量

的目的。開發流程先設計鍛胚與鍛造製程,接著使用 CAE 模擬分析軟體 DEFORM-3D 分析成形負荷,依據最佳之模擬分析的結果,設計開發模具, 最後再實際進行鍛造實驗驗證。確認鍛造精度與可行性,成功開發發動機鈦合金葉片之近淨形鍛造技術。

「板材尺寸設計及伺服沖壓曲線類型對於圓杯引伸成形性能之影響」中,作者們探討了板材尺寸和沖壓運動曲線對圓杯引伸成形品質的影響, 在固定的引伸深度下,探討板材直徑的成形效果, 起皺最小且無破裂。及在相同的板材直徑下,比較傳統曲柄運動曲線、伺服振盪曲線和連桿持壓三種運動曲線的成形效果。本研究說明適當的板材尺寸設計和伺服曲線控制策略對於引伸成形性和產品品質的重要性。

「熱衝壓異厚拼焊板B柱之製程開發」中, 作者介紹了結合熱沖壓與異厚拼焊板製程技術, 開發應用於汽車B柱的製程。此組合製程的挑戰在於焊接區域的熱影響區在高溫成形下的材料行為複雜,且不同板厚區域的熱傳速率差異顯著, 都可能影響最終產品的品質。特別是較厚的板材區域儲熱量大,若模具冷卻設計不當,極易造成冷卻速率不均,導致成品尺寸精度不佳(如翹曲或扁平化形變)。本文針對不等厚硼鋼的模具設計、CAE 模擬分析、熱處理與成形參數,以及最終產品的機械性能進行系統性探討製程的可行性, 並為後續優化提供關鍵數據。

「多冲模螺絲成形機調模方法之研究」中, 作者們介紹了其針對在螺絲鍛造成形製程設備中經常使用冲模將線材塑形成螺絲,但是由於現今成形機中之模座調校仍仰賴人工經驗操作,因此當螺絲產生偏心時操作者僅能藉由試誤法來反覆進行試模。為了解決此問題,本文針對螺絲成形之頭部與桿部間不同軸時之偏心問題分析螺絲鍛造中常用的成形模座及整頭模座在偏心時所產生之各方向偏心分量的幾何關係。透過本文可得知在調整X方向偏心時會產生方向增量,但是因成形模座正軸心與整頭模座偏軸心於模座位置之差異,故在整頭模座於左右不同偏心方向調整時會產生不同方向之方向增量。本文設計一套偏心向量分解之調模演算法及調模程序,並使用三次元量測儀實際進行調模分量驗證。

「低耗減廢模具積層製造技術」中,作者們針對傳統大型射出成型模具之異型水路3D列印常面臨加工需多餘預留量、材料浪費、變形量大及列印時間冗長等問題。提出三種解決方案(1)透過熱變形優化列印參數以降低後加工預留;(2)導入專利加熱平台以減少熱裂紋並提升良率;(3)應用可調控緻密度(孔隙率)之快速列印技術。本文所提積層製造技術可有效提升模具製程效率與品質,具實務應用推廣價值。

「塑膠成型行業數位轉型的挑戰與契機」中, 作者們分析塑膠成型行業數位轉型的挑戰與契機。應用 Moldex3D 模流分析軟體推動產業數位轉型, 協助企業在設計初期預測並解決潛在問題,縮短開發周期並降低試模成本。Moldex3D 更進一步將 AI工具導入,協助用戶加速設計決策、提升製造效率,成為塑膠成型行業智慧製造與產業升級的重要工具。

「應用田口法探討微粒子珠擊對 SKH59 與 $790 粉末高速鋼表面完整性之影響」中,作者們應用田口式實驗設計法探討微粒子珠擊(Micro Shot Peening, MSP) 製程參數對材料表面完整性之影響。經 MSP 處理後,S790粉末冶金高速鋼及 SKH59 高速鋼之表面硬度提升。在低入射角條件下形成山脊狀表面織構。根據田口法分析結果, 噴射壓力為影響表面粗糙度之主要因子。

「表面硬度分析對不同氮化層結構的脆性快速評估可行性」中,作者們探討表面硬度測試對合金鋼氮化層的脆性快速評估可行性,利用 SKD61、2311 及NAK80三種鋼料,經有化合物層氯化、無化合物層氯化以及軟氯化等處理,進行洛氏及維氏硬度試驗,並以掃描式電子顯微鏡觀察表面型態是否剝離,以快速評估表面硬層之脆性破壞狀態。

「智慧設計的數據管理平台:打破數據孤島, 驅動智慧製造」中,作者們分析在智慧製造中數據是的核心。然而企業普遍面臨「數據孤島」問題,導致資訊分散、難以整合,限制了數據價值的發揮。Moldex3D iSLM 數據管理平台,以標準化與可視化方式串接產品與模具設計、模流分析, 以及試模數據,建立一致性、可追溯的知識資料庫,協助企業提升決策效率與製程優化能力。

以上所有的文章,都是作者們長期從事相關研究之心血結晶,編輯群深深感謝他們所作的無私分享;同時,也預祝大家都能從他們的文章中深深獲益。