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研究生:陳文芳
研究生(外文):Chen wen fang
論文名稱:微熱壓成型機之設計測試與應用
論文名稱(外文):The design test and application of hot embossing machine
指導教授:吳政憲吳政憲引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所碩士在職專班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:微熱壓成型田口品質微結構
外文關鍵詞:micro hot embossing moldingTaguchi methodmicrostructure
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由於塑膠微成型技術的發展,使得微熱壓成型技術成為熱門的課題,微熱壓有許多優點如工作壓力低,材料流動率低,流動距離短,成型面積大,殘留應力低等。
本研究以實驗室自行設計組裝的微熱壓機進行微熱壓實驗,並使用電容式非接觸位移計針對熱壓機精度做檢測,以了解熱壓機壓板移動時的平行度對熱壓的影響。然後使用綜合加工機以微切削方式製作微結構模仁,並以PMMA為材料進行熱壓實驗,運用田口實驗方式,找出各個因子的最佳參數與對熱壓成型的貢獻。然後進行單變數分析,探討不同參數對熱壓成型的影響。實驗成品於顯微放大系統下觀測微結構缺陷並測量尺寸
Because of the development of plastic micro molding, the hot embossing become a hot topic, hot embossing has a lot of advantages, like lower working pressure, lower material flow ratio, shorter of material flow distances, it can molding larger area and remain lower stress.
In this research, the laboratory design and fabricate a hot embossing machine by our own, and using this machine to proceed micro hot embossing molding experiment. To find out the effect of the molding plate moving track to the micro hot embossing molding, we use the capacitance probes displacement sensor to examine the precision of hot embossing machine. the microstructures design and manufacture by using micromachining method in machining center.
In this micro hot embossing molding experiment are with the PMMA material. To find out the best parameters of the experiments factors, and the effects of the factors, the Taguchi method has been implemented. By the experimental results, the effects on replication accuracy under different parameters will be discussed. For the observe microstructure faults and measurement of the product, the microscope were used.
Key Words: micro hot embossing molding, Taguchi method, microstructure
目錄

封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 v
英文摘要 vi
誌謝 vii
目錄 viii
圖目錄 xi
表目錄 xiv

第一章 緖論
1.1前言 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1在熱壓條件方面 3
1.2.2在熱壓機精度及脫模機構方面 5
1.2.3在熱壓加熱方法方面 6
1.2.4在熱壓方式方面 6
1.2.5在模仁方面 7
1.2.6在微結構缺陷方面 7
1.3微熱壓簡介 8
1.4本文目標 10
第二章 熱壓機設計與製作
2.1熱壓機設計與製作 12
第三章 微熱壓實驗
3.1實驗設備與材料 23
3.1.1實驗設備 23
3.1.2實驗材料 23
3.2微熱壓機精度檢測 24
3.2.1電容式非接觸位移計 25
3.2.2電容式非接觸位移計架設與檢測 25
3.3微熱壓模仁設計與製作 26
3.4微熱壓實驗 27
3.4.1熱壓方法與條件 27
3.5田口品質工程 29
3.5.1確認品質特性與理想機能 30
3.5.2決定控制因子 30
3.5.3選擇適合的直交表 32
3.5.4實驗 32
3.5.5變異數分析 32
3.5.6確認實驗 35
3.6單變數分析 36
3.7成型品之測量 36
3.8熱壓成型高度之短射實驗 37
第四章 實驗結果與討論
4.1微熱壓機精度檢測 48
4.2微熱壓實驗結果 49
4.2.1田口實驗 49
4.2.2單變數分析 54
4.2.3成型高度與中心距離之關係 56
4.2.4微結構成型品觀測 57
4.2.5熱壓成型曲線 58
4.2.6熱壓成型高度之短射實驗 59
第五章 結論與未來展望
5.1微熱壓機之檢測 80
5.2微熱壓實驗 80
5.2.1田口實驗 80
5.2.2單變數分析 81
5.2.3微結構缺陷 81
5.3未來展望 82
參考文獻 83


圖目錄

圖1.1 熱壓成型流程圖 11
圖2.1 伺服馬達 16
圖2.2 驅動器 16
圖2.3 滾珠導螺桿結構示意圖 17
圖2.4 齒輪減速式 17
圖2.5 時規皮帶式 17
圖2.6 聯軸器直結式 17
圖2.7 滾珠導套 18
圖2.8 加溫控制模組 18
圖2.9 荷重計 19
圖2.10 動態應變放大計 19
圖2.11 模溫機 20
圖2.12 熱壓機結構圖 21
圖2.13 微熱壓機 22
圖3.1 電容式非接觸位移計 38
圖3.2 結構封裝示意圖 38
圖3.3 等效電路圖 39
圖3.4 電容式位移計訊號處理模組與電腦 39
圖3.5 電容式非接觸位移計架設示意圖 40
圖3.6 測量點位置圖 40
圖3.7 電容式非接觸位移計架設圖 41
圖3.8 φ0.1mm單一深度模仁圖形 41
圖3.9 不同直徑與深度交錯模仁圖形 42
圖3.10 φ0.1mm切削刀具 42
圖3.11 φ0.4mm切削刀具 43
圖3.12 主軸增速器 43
圖3.13 模仁及模座 44
圖3.14 熱壓壓力與溫度曲線 44
圖3.15 田口實驗流程 45
圖3.16 顯微放大系統 46
圖3.17 尺規放大倍率圖 46
圖4.1 上模板位移曲線圖 60
圖4.2 熱壓成型不完全 60
圖4.3 上模板位移曲線圖(校正後) 61
圖4.4 熱壓成型完全 61
圖4.5 因子效果圖 62
圖4.6 熱壓壓力對微結構成型高度影響關係圖 62
圖4.7 熱壓溫度對微結構成型高度影響關係圖 63
圖4.8 熱壓時間對微結構成型高度影響關係圖 63
圖4.9 保壓壓力對微結構成型高度影響關係圖 64
圖4.10 微結構成型高度與中心距離關係圖 64
圖4.11 φ0.4mm圓孔表面形狀 65
圖4.12 φ0.4mm圓孔底部形狀 65
圖4.13 φ0.4mm圓孔斷面形狀 66
圖4.14 φ0.4mm成型端面圖形 66
圖4.15 φ0.4mm成型未完全圖形 67
圖4.16 φ0.4mm成型品側面圖形 67
圖4.17 φ0.1mm圓孔表面形狀 68
圖4.18 φ0.1mm圓孔底部形狀 68
圖4.19 φ0.1mm圓孔斷面形狀 69
圖4.20 φ0.1mm成型不完全圖形 69
圖4.21 φ0.1mm成型品側面圖形 70
圖4.22 φ0.1mm拔模時頸縮 70
圖4.23 φ0.1mm拔模時斷裂 71
圖4.24 φ0.1mm成型陣列 71
圖4.25 熱壓壓力與溫度曲線圖 72
圖4.26 成型高度與時間關係短射圖 72
圖4.27 成型高度短射圖 72



表目錄

表3.1 壓克力材料特性表 47
表3.2 直交表 47
表4.1 上模板位移位置表 75
表4.2 上模板位移位置表(校正後) 76
表4.3 因子水準表 77
表4.4 直交表實驗配置 77
表4.5 實驗的配置及測量數據 77
表4.6 模仁微結構目標值實際深度 78
表4.7 各樣本SN比η一覽表 78
表4.8 SN比之平均值一覽表 78
表4.9 變異數分析 79
表4.10 確認實驗測量值與S/N比 79
表4.11 單變數分析參數設定表 79
表4.12 模仁與成型品實際尺寸 79
參考文獻

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