臺灣博碩士論文加值系統

隨者流行風潮與社會環境的轉變，人們對於化妝品的需求可說是與日俱增，因此也為傳統的塑膠包裝容器供應商帶來新的商業機會，若能因應市場需求提供質高精良、附加價值高的塑膠化妝品包裝容器，對於企業的轉型與升級將會有很大的幫助。
電腦輔助射出成形的使用，對於塑膠包裝容器產品的設計與製造確實有相當大的幫助，但礙於CAE軟體的昂貴，及工程師的養成不易，卻是常讓廠商對於電腦輔助模流分析技術之引進望之卻步的主因；製造商雖可仰賴經驗豐富的試模工程師對新開發之塑膠產品模具進行試模工作，但對於產品設計過程中可能產生影響射出成形之問題卻難以事先預防，也常因此而造成事後模具不必要的修護，嚴重影響開發進度及成本浪費，甚至對商譽造成難以彌補之損失，而另ㄧ方面傳統射出成形試模方式之困擾，更有難以將知識作系統化傳承之缺點產生，對公司資源之浪費影響甚鉅。
因此本研究將以電腦輔助模流分析”Moldex3D”軟體為工具，結合電腦輔助設計”CATIA”軟體的使用，將CAD與CAE之技術整合，描述如何運用模流分析技術於塑膠化妝品包裝容器的設計修正與應用。

The demand for the cosmetics from the people is growing rapidly due to the fashion popularity and social environment. It brings the new opportunity for the traditional plastic packing container suppliers. If they can provide high quality and high added value plastic cosmetic container to fulfill the need from the market, it will be helpful regarding enterprise’s reforming and upgrading.
The use of the computer-aided injection molding is definitely provide help and needs to the design and manufacturing of plastic packing container, but due to the costliness of the CAE software and the difficulty of design engineers training, the manufacturers are afraid to use of the computer aided mold filling analysis technique. Although manufacturers can depend on the experienced mold testing engineers to do the testing for the new developed plastic products, the beforehand prevention of the unpredictable problems during the design process that will affect the injection molding is very difficult, therefore those problems caused to unnecessary repair, cost wasting, serious affection of developing time schedule and even not able to make up for the lost of the company’s trust. On the other hand, the traditional injection molding testing knowledge is difficult to systematize and keep as a design resource; therefore it is an enormous waste of the company’s resource.
The purpose of this research is to utilize the computer-aided mold filling analysis software “Moldex3D” as a tool and combine the computer-aided design software “CATIA” to provide the integration technology of CAD and CAE and describe the use of mold filling analysis technology to fulfill the design correction and application of the plastic cosmetic containers.

目錄

封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
ABSTRACT v
誌謝 vi
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xiv

第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 3
1.4 研究範圍與限制 4
1.5 研究方法與流程 4
1.6 名詞詮釋 6
第二章 模流分析技術與文獻探討 8
2.1 前言 8
2.2 塑膠射出成形 8
2.3 模流分析理論基礎 11
2.4 ＣＡＥ之統御方程式 12
2.5 模流分析結果之判圖要點 16
2.6 Moldex3D模流分析軟體的發展 19
2.7 文獻探討 20
第三章 塑膠材料選用與成品設計 23
3.1 前言 23
3.2 塑膠材料 23
3.3 塑膠材料於化妝品容器使用之特性 25
3.4 常見於化妝品容器所應用之塑膠材料 26
3.5 以壓克力為本體之化妝品容器應用簡介 38
3.6 化妝品容器成品設計之要點 42
第四章 模流分析作業流程 46
4.1 前言 46
4.2 Moldex3D之Shell及Solid模組選用 47
4.3 Moldex3D-Mesh軟體之主要操作流程 48
4.4 Shell分析模組之前處理流程 49
4.5 Solid分析模組之前處理流程 58
第五章 實例模流分析探討 66
5.1 前言 66
5.2 壓克力乳液瓶上蓋實例分析 66
5.3 壓克力乳液瓶本體實例分析 73
5.4 壓克力霜瓶上蓋實例分析 76
5.5 壓克力霜瓶中片實例分析 81
第六章 結論與未來展望 84
6.1 結論 84
6.2 未來展望 85
參考文獻 86


圖目錄

圖1-1 塑膠產品設計與分析之流程整合模型 5
圖2-1 典型螺桿式射出成形機與模具關係之結構示意圖 10
圖2-2 射出之成形週期 10
圖2-3 融熔塑膠於模穴內之流動情形 12
圖2-4 能量方程式概念圖示 14
圖3-1 高密度聚乙烯之應用產品（上山採藥化妝水） 27
圖3-2 低密度聚乙烯之應用產品（蜂膠潔手露） 28
圖3-3 PE本色之塑膠原料 28
圖3-4 聚丙烯容器（雪芙蘭防晒乳液） 29
圖3-5 PP本色之塑膠原料 30
圖3-6 聚苯乙烯容器（雪芙蘭滋養霜） 31
圖3-7 ABS塑膠原料 32
圖3-8 PET產品（斯儂恩卸妝油） 33
圖3-9 PET仿瓷產品，透明上蓋為AS（克堤滋養系列） 33
圖3-10 PET藍色塑膠原料 34
圖3-11 PETG化妝品容器（詩芙儂化妝露） 35
圖3-12 以PMMA為主體設計的化裝品容器 36
圖3-13 PMMA塑膠原料 36
圖3-14 壓克力乳液瓶 39
圖3-15 壓克力乳液瓶細部結構分解 40
圖3-16 壓克力霜瓶 41
圖3-17 壓克力霜瓶細部結構分解 41
圖3-18 產品轉折處之R角應用 44
圖3-19 化妝品容器脫模角之設計方法 44
圖3-20 產品肉厚決定與澆口關係 45
圖4-1 模流分析之作業流程 47
圖4-2 Moldex3D-mesh主要操作流程 49
圖4-3 Shell分析於CAD軟體中先進行之相關設計 50
圖4-4 Shell分析由Moldex3D-mesh軟體匯入IGES檔案 50
圖4-5 Shell分析之邊緣面檢查 51
圖4-6 Shell分析之產生表面mesh網格 52
圖4-7 Shell分析之表面網格檢查無Overlapping 52
圖4-8 Shell分析之FEM表面網格修整良好狀態 53
圖4-9 Shell分析之定義屬性完成FEM模型 54
圖4-10 匯出Shell分析所需mesh檔 56
圖4-11 Moldex3D軟體中匯入Shell分析網格檔 56
圖4-12 Shell分析於Moldex3D軟體中設定材料選擇 57
圖4-13 Shell分析於Moldex3D軟體中設定成形條件 57
圖4-14 Solid分析於CAD軟體中先進行之相關設計 58
圖4-15 Solid分析由Moldex3D-mesh軟體匯入IGES檔案 59
圖4-16 Solid分析之邊緣面檢查 59
圖4-17 Solid分析之產生表面mesh網格 60
圖4-18 Solid分析之表面網格檢查無Free Edge 61
圖4-19 Solid分析之表面網格檢查無Overlapping 61
圖4-20 Solid分析之FEM元素修整至良好網格狀態 62
圖4-21 Solid分析之流道及本體屬性設定 63
圖4-22 Solid分析之流道實體網格 63
圖4-23 Solid分析之本體實體網格 64
圖4-24 Solid分析之水道實體網格 65
圖5-1 壓克力乳液瓶上蓋 67
圖5-2 乳液瓶上蓋,蓋頂2mm設計之60%~90%流動波前圖 68
圖5-3 乳液瓶上蓋,蓋頂3mm設計之60%~90%流動波前圖 68
圖5-4 乳液瓶上蓋,蓋頂5mm設計之60%~90%流動波前圖 69
圖5-5 乳液瓶上蓋,蓋頂2mm設計之剪切應力圖 70
圖5-6 乳液瓶上蓋,蓋頂3mm設計之剪切應力圖 70
圖5-7 乳液瓶上蓋,蓋頂5mm設計之剪切應力圖 71
圖5-8 乳液瓶上蓋,蓋頂2mm設計之包封產生位置圖 71
圖5-9 乳液瓶上蓋,蓋頂3mm設計之包封產生位置圖 72
圖5-10 乳液瓶上蓋,蓋頂5mm設計之包封產生位置圖 72
圖5-11 壓克力乳液瓶本體 73
圖5-12 壓克力乳液瓶本體,C-C斷面融膠流動時間分布 74
圖5-13 壓克力乳液瓶本體,B-B斷面融膠流動時間分布 75
圖5-14 壓克力乳液瓶本體,A-A斷面融膠流動時間分布 76
圖5-15 壓克力霜瓶上蓋 77
圖5-16 霜瓶上蓋,蓋頂2mm設計之60%~90%流動波前圖 78
圖5-17 霜瓶上蓋,蓋頂3mm設計之60%~90%流動波前圖 78
圖5-18 霜瓶上蓋,蓋頂4mm設計之60%~90%流動波前圖 79
圖5-19 霜瓶上蓋,蓋頂2mm設計之包封產生位置圖. 79
圖5-20 霜瓶上蓋,蓋頂3mm設計之包封產生位置圖. 80
圖5-21 霜瓶上蓋,蓋頂4mm設計之包封產生位置圖. 80
圖5-22 壓克力霜瓶中片. 82
圖5-23 壓克力霜瓶中片，主體厚度與翹曲關係圖. 83


表目錄

表2-1 常用之塑料可容許剪切率大小 18
表3-1 工程上常見之泛用塑膠分類 24
表3-2 工程上常見之工程塑膠分類 25
表3-3 常用聚乙烯之分類特性比較 27
表3-4 93年常用化妝品包裝容器塑膠原料價格參考均價表 38
表3-5 常用塑膠原料之標準肉厚 43
表4-1 Moldex3D之網格元素定義說明 54
表5-1 壓克力霜瓶中片，主體厚度與翹曲關係 83

參考文獻

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