臺灣博碩士論文加值系統

異型冷卻水路是利用選擇性雷射熔融技術（selective laser melting , SLM）擺脫傳統加工的技術限制，在模具內製作隨著模具表面結構幾何形狀而變化之冷卻水路。
從射出模具的結構來看，注道襯套通常是蓄熱現象最嚴重的位置。本論文以Ansys Fluent分析軟體比較不同型式之異型水路注道襯套的冷卻效率，選出冷卻效率較佳之注道襯套，用來達到加速與均勻冷卻的目的，減少冷卻時間。根據分析結果，可發現水路面積較大之注道襯套可有效提升冷卻效率，並使用積層製造中的選擇性雷射熔融技術製作具有較佳冷卻效率之異型水路注道襯套。選擇性雷射熔融技術以逐層堆積製造之加法方式加工，由微小的熔融金屬粉末組合而成，可以直接成型任意複雜形狀之金屬零件，有別於傳統水路之加工，可解決傳統機械加工所遇到的結構限制，更可減少形狀複雜之工件的設計製作工時，大幅提升製造效率。

Conformal cooling waterway gets rid of traditional manufacturing limit by applying selective laser melting, SLM, and this technology enables the cooling waterway inside molds changed followed by different geometry shape.
From the construction of injection mold, sprue bushes are normally the most serious area where heat accumulates. This dissertation applies Ansys Fluent analysis software to compare the cooling efficiency in different types of conformal waterway sprue bush. It selects a better cooling sprue bush to achieve cooling goal in a faster and even way so as to reduce cooling time. According to the analysis result, it shows that a waterway sprue bush with bigger contact surface of waterway design produced by SLM from the additive manufacturing technology enhances the cooling result effectively. The manufacturing method of SLM is to accumulate layers consisted of tiny melting metal powder to form a metal component in very complicated shape. SLM is different from the traditional waterway machining method, enables to solve the constraints that traditional one may encounter and also reduces that manufacturing cycle time of complicated shapes to enhance production efficiency.

誌 謝 ii
摘 要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 1
1.3文獻回顧 2
1.4論文架構 4
第二章 基本理論 5
2.1射出成型 5
2.1.1射出成型原理 5
2.1.2射出成型模具構件之功能 8
2.1.2注道襯套 11
2.2冷卻的重要性 12
2.3冷卻水路加工方式 13
2.3.1鑽孔法 14
2.3.2溝槽法 14
2.3.3擋板法(Baffle) 15
2.3.4噴泉法(Bubbler) 15
2.3.5.間接法(Isobar) 16
2.3.6雷射燒結法 16
2.4 異型冷卻 17
2.5 積層製造技術 18
2.5.1 積層製造簡介 18
2.5.2 積層製造技術分類 18
2.6 選擇型雷射熔融 19
2.6.1 選擇性雷射熔融原理 20
2.6.2 SLM與SLS差異比較 21
第三章 研究方法 23
3.1 研究步驟 23
3.2 異型冷卻水路樣式設計 24
3.3 Ansys Fluent軟體概述 26
3.4 數值模擬流程 27
3.5 切割網格 29
第四章 分析結果 33
4.1溫度曲線分布 34
4.1.1 由300 ℃至80℃之注道襯套溫度曲線 34
4.1.2 由120 ℃至25℃之襯套溫度曲線 35
4.2冷卻水路之流速及溫度分布 36
4.2.1冷卻水路流速 36
4.2.2 由300 ℃至80℃ 水路冷卻溫度分布 37
4.2.3 由120 ℃至25℃ 水路冷卻溫度分布 38
4.3注道襯套之溫度分布 39
4.3.1 由300 ℃至80℃之襯套溫度分布 39
4.3.2 由120 ℃至25℃之襯套溫度分布 40
4.4 分析結果比較討論 41
第五章 注道襯套製作 42
5.1製作工件之尺寸 42
5.2機台介紹 43
5.3 製作材料介紹 45
5.4 成品尺寸精加工 47
5.5 注道襯套成品 48
第六章結論 49
6.1結論 49
6.2未來展望 49
參考文獻 50

1.I.J. Catic. (1979).Cavity Temperature-an Important Parameter in the Injection Molding Process,Polym Eng Sci,Vol.19, 893.
2.X. Xu , E. Sachs , S. Allen , M . Cima. (1998). Designing Conformal Cooling Channels Foe Tooling , Solid Freeform Fabrication Proceedings , 131-146.
3.X. Xu , E. Sach and S. Allen. (2001). The Design of Conformal Cooling Channels In Injection Moulding Tooling , Polymer Engineering and Science, 4, 1, 1269-1272.
4.E. Sachs, E. Wylonis, S. Allen, M. Cima and H. Guo. (2000). Production of injection molding tooling with conformal cooling channels using the three dimensional printing process , Polymer Engineering & Science, Vol 40, Issue 5, 1232–1247.
5.J. C. Ferreira, and A. Mateus. (2003). Studies of rapid soft tooling with conformal cooling channels for plastic injection moulding Journal of Materials Processing Technology , Vol. 142, No. 2, 508-516.
6.D.E. Dimla, M. Camilotto, and F. Miani. (2005). Design and optimization of conformal cooling channels in injection moulding tools , J. of Mater. Processing Technology, 164-165, 1294-1300.
7.A. B. M. Saifullah and S. H. Masood. (2007).Optimum cooling channels design and Thermal analysis of an Injection moulded plastic part mould Materials Science Forum, Vol. 561-565, 1999-2002.
8.L. E. Rännar. (2008),On optimization of injection molding cooling, Ph.D. Thesis, Engineering Design and Materials, Norwegian University of Science and Technology.
9.Dong-Gyu Ahn. (2011).Applications of laser assisted metal rapid tooling process to manufacture of molding & forming tools — state of the art, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Vol. 12, No. 5, 925-938.
10.張晨鋒 (2012) 。應用異型水路設計改善楔型導光板射出成型品質之研究。碩士論文，國立高雄應用科技大學，高雄。
11.黃東鴻 (2002) 。薄殼射出件翹曲變形與殘留應力研究。機械工程學系碩士論文，國立成功大學，台南。
12.張永彥 (2007) 。塑膠模具設計學。全華科技圖書股份有限公司。
13.鄭恩賜 (2015)。隨形水路對大口徑塑膠鏡片的影響。逢甲大學，機械工程學系碩士論文，台中。
14.趙龍志，趙明娟，付偉 (2012) 。現代注塑模具設計實用技術手冊。北京: 機械工業出版社。
15.石世銚 (2010) 。注射模具設計與製造300問。北京: 機械工業出版社。
16.王建，焦志偉，楊衛民(2013) 。注射模具工程。北京: 機械工業出版社。
17.http://www.alpha3dpros.com/single-post/2014/10/27/3D-Printing-in-the-Medical-Field
18.伍志剛 (2007) 。隨形冷卻注塑模的設計與製造關鍵技術研究。碩士論文，華中科技大學，武漢。
19.http://foundrymag.com/moldscores/tool-diemaker-adopting-metal-additive-manufacturing
20.林敬智、林得耀、莊傳勝、林士隆、陳安利、曾文鵬 (2013)。雷射積層製造於塑膠射出模具產業之應用。機械工業雜誌，359期。
21.吳偉輝，楊永強 (2007)。選區激光融化快速成形系統的關鍵技術，機械工程學報，第43卷第8期。
22.楊永強，劉睿誠，王迪 (2013)。金属零件激光选区熔化3D打印装备与技术，華南理工大學機械與汽車工程學院，廣州。
23.永年激光。http://www.yn3dp.com/pages/powerone.html
24.趙志國，柏 林，李 黎，黃建雲 (2014)。雷射選區熔化成形技術的發展現狀及研究進展。航空製造技術。2014年第19期。
25.張國順、鄭壽昌 (2008)。現代雷射製造技術，初版。新北：新文京開發出版公司。
26.黃招財、蔡正翰 (2007)。CAE 模流分析技術於射出成型品開發之應用。機械月刊，第385 期。
27.蔡元勛、黃聖智、簡瑞廷、王江泉、王江銘、陳建羽 (2014)。異型水路於塑膠製品射出成型製成之應用。機械工業雜誌，381 期， 31。
28.商躍進(2015)。有限元原理與ANSYS應用指南。清華大學出版社。
29.https://www.eos.info/systems_solutions/metal/systems_equipment/eosint_m280.