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磁性元件設計

磁性元件設計

               

下圖為初始之原型樣本構成,產品的零組件100%皆為自行開發設計,主要構成零件系統包括四大部分,分別為Magnetism-Collecting Unit、Magnetic Unit、Magnetic Sensing Unit、Housing FRTP Unit。一般來說雛型樣本階段因受限於相關的零組件的尺寸與製程尚不安定,故會先以3D列印的方式來代替塑膠射出並將產品進行組立安裝,進一步執行產品的功能測試驗證。

 

第一次Rapid Prototyping(RP)為初步將所有相關的零組件按照圖面的組立步驟及手法安裝而成,以此雛型之模式進行特性測試。功能特性測試可以將零件製程或組立問題等不安定因素顯現出來,藉此回饋至塑膠件並同步進行細部的設計修改。塑膠殼體為主要的骨架結構,在一定的實體空間內進行規劃配置,相互組立進而達成一完整之樣本。

 

所有的零組件經過加工或組立後皆有相對的尺寸誤差,將尺寸誤差納入圖面的公差尺寸則顯得至關重要。磁感應單元受沖壓及熱處理而影響其相關尺寸,塑膠射出受限於縮水率及模具設計而影響其成品尺寸。組立而成的產品因有其重要的配合尺寸連帶受限於單體零件的尺寸精度,故所有的零組件皆具有高度的相關性。

 

故針對每一單元的零件驗證步驟則需要嚴謹的進行,當雛型樣本經由3次的RP後並針對塑膠殼體有相當程度的掌控後,隨即進行正式的開模生產。實驗步驟的目的為將每一零組件的最適條件加以定義,確保尺寸規格等特性符合設計所需並能滿足產品的功能需求。

 

磁感測單元

 

 

產品的製程特性及測試驗證攸關驗證開發雛型樣本的可行性,設計研發階段時必須盡可能的將產品的可靠度及可用度預估一併考量進設計範圍內,並調整相對應的製程特性及後續的測試驗證準則。相關零組件的組成分類依序展開,針對各組成分類的細節零件進行製程分析及參數量化。磁性收集單元要獲得良好的高導磁率則必須依賴製程的高穩定性及均一性,從材料的選用到加工成型及熱處理製程皆有一定程度的影響。

 

磁感測收集環

 

 

展示雛型樣本設計以3D繪圖呈現,輔以電磁模擬磁路分析進行最適化的幾合尺寸設計,同時將尺寸公差放寬配合3D列印的精度。當3D列印樣本的測試驗證告一階段,取得足夠的參數資料後,即可進行開模工程。

 

塑膠射出時為了讓塑膠成品可以容易的從模具中取出來,通常必須給予若干的脫模角度(Draft Angle)來減少成形品從模具中取出時的摩擦力。也因為脫模角度在塑膠的成型品上是一定要的,所以在模具設計階段就應該針對脫模角度來加以考慮,避免產生無法脫膜的現像發生。脫模角度的度數及脫膜角的基準點,都會直接影響到成形品的相關尺寸,所以必須針對機構重點之部分特別釐清其脫模角度。

 

標準的脫模角度約是  1/30~1/60(約 1°~2°)。 在某些要求特別高的尺寸精度下,有時也會使用 1/100~0.5/100(約 1/2°~1/4°)的脫模角度。針對聚對苯二甲酸二丁酯樹脂 (PBT)來說,繪製的3D脫模角度為1° ~ 1.5°之間。另外平均的內R為0.125~0.25,外R則另外加上肉厚1mm,故外R平均約0.5~1.5。

 

在公模方面,一般公模的脫模角度大約要比母模小上 0.5°,這是為了確保成品在射出後,模具打開時可以讓成品順利的從母模面脫離,然後附著在公模上,以利成品頂出脫落的程序,一般情況下把頂出機構設計在公模面(通常為成型品的內側、非外觀面)。這是在沒有滑塊機構的情形下考量,如果模具在公模面設計有滑塊機構,一般就可以忽略這個考量,可以考慮將其作成與母模面的脫模角度相同即可。

 

                                                                              3D CAD 磁感模型 

 

 

客製化磁感測設計