臺灣博碩士論文加值系統

塑膠射出成型是目前許多製造業的重要製程，在這日新月異的時代中，設計者結合產品設計、模具製造並搭配模流分析來完成模擬分析，並且確定產品製造的可行性。模流分析軟體也逐漸普及廣泛應用，但由於產品設計日益複雜化，傳統的2.5D中間面網格方式，已經無法滿足需求，因而利用3D的方式建立網格。
本文利用模流分析(mold flow-analysis)並搭配pp塑料來解決椅子模型分析後之熔合線、包封、短射及翹曲等問題。然而充填時間的長短、壓力的多寡及溫度的高低，會影響產品的密度、外觀、韌性等。本文中，模流分析應用了各項設定參數，如網格大小、注入位置、模穴壓力大小、模穴保壓大小、塑料溫度、模具溫度...等，所獲得的各項探討分析比較結果，利用這些探討結果來修正雙模穴的最佳化依據，已達到縮短製造週期與增加成形品質的目標。

Plastic Injection molding was an important process of manufacturing. In this new age, designers combined product design with molding fabrication and mold-flow analysis to complete the simulation that made sure of availability for manufacturing product. The software of mold-flow analysis had been widely used gradually, but the design of product was become more complicated day by day. The traditional 2.5 dimensional mesh method has been already unable to satisfy the product requirement .So this study used 3 dimensional fusions to create mesh.
This study, mold-flow was used by PP for chair model which solving the air trip, short shot, and warp effectively in the product performance. But injection fill times, pressure and mold temperature were affected the product’s density, appearance and toughness. In this study, mold-flow was used the parameters were shown as follows: mesh sizes, injection position, mold pressure, packing pressure, melt temperature ,mold temperature….etc, and found out the each results after analysis, then fixed the optimal double mold’s parameters to reach the short process times and more molding quality objective.

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
致謝 III
目次 Ⅳ
表目錄 Ⅶ
圖目錄 Ⅷ
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 模流分析概況 1
1.3研究目的 2
第二章 塑膠射出成型基本理論 4
2.1 高分子性質簡介 4 2.2 射出成型使用之塑料簡介 9
2.3 射出成形統御方程 9
2.3.1 高分子加工理論 9
2.3.2 高分子物理性質理論 10
2.4 射出成型機簡介 11
2.4.1 射出成型機的發展 11
2.4.2 射出成型機器分類 12
2.5 射出成形基本原理 13
第三章 模型建構與簡易模型分析 15
3.1 Mold Flow模流分析之功能簡介 15
3.2 模型建立 15
3.3 成型條件選用 18
3.3.1成型塑料的設定 18
3.2.2成型時間的設定 18
3.3.3成型溫度的設定 19
3.4 分析步驟 19
3.5 分析結果概論 21
第四章 模擬分析結果與設定參數之探討 26
4.1 網格大小參數變化分析 28
4.2 注入模穴位置參數變化分析 31
4.3 射壓參數變化分析 34
4.4 保壓參數變化分析 35
4.5 熔膠材料參數分析 36
4.6 熔膠溫度參數分析 38
4.7 模具溫度參數分析 39
第五章 椅子模型雙模穴射出成形模擬分析 41
5.1 模擬分析條件設定 41
5.1.1 椅子模型的澆道尺寸分析 42
5.2 椅子模擬分析初步判定 45
5.3雙模穴模擬分析之參數修正 48
5.3.1 修正雙模穴熔膠流動波前不一致問題 48
5.3.1.1 流道平衡之參數修正 48
5.3.1.2 流道平衡之修正結果 51
5.3.2 修正雙模穴因冷卻管配置而產生短射現象問題 53
5.3.2.1 雙模穴短射情形之參數修正 53
5.3.2.2 雙模穴短射情形之修正結果 54
5.3.3 雙模穴溫度差異過大之參數修正 54
5.3.3.1 冷卻水管之修正 54
5.3.3.2 冷卻水管之修正結果 55
5.4 修正前後參數的成果比較 56
第六章 結論與建議 61
6.1 結論 61
6.2 建議 62
參考文獻 63






















表目錄
表2.1 射出量與鎖模力之間之關係表 13
表4.1 聚丙烯(pp)材料特性表 28
表4.2 椅子模型依網格邊緣長度所產生的網格數表 30
表4.3 椅子模型網格邊緣長度差異分析結果表 30
表4.4 椅子模型注入模穴位置參數變化分析結果表 33
表4.5 椅子模型射壓參數變化分析結果表 36
表4.6 椅子模型保壓變化分析結果表 37
表4.7(a) 椅子模型分析使用塑膠材料資料表 38
表4.7(b) 椅子模型分析使用塑膠材料特性表 38
表4.8 椅子模型材料差異分析結果表 39
表4.9 椅子模型熔膠溫度分析結果表 40
表4.10 椅子模型模具溫度參數變化分析結果表 41
表5.1 椅子模型T型澆道圖配置表 42
表5.2 塑膠材料性質參數表 42
表5.3 影響澆道設計的考慮因素表 43
表5.4 射出成形常用澆道尺寸表 44
表5.5 澆道直徑分析結果表 45
表5.6 豎澆道注入位置分析結果表 50
表5.7 原始設計與修正豎澆道座標位置結果比較表 54
表5.8 熔膠溫度修正結果比較表 55
表5.9 椅子模型冷卻水管配置結果比較表 57
表5.10 椅子模型設計分析前後比較成果表 58

圖目錄
圖1.1 (a) 薄殼產品圖 3
圖1.1 (b) 薄殼產品圖 3
圖2.1 (a)聚乙烯、(b)聚氯乙烯、(c)聚丙烯與(d)聚苯乙烯的化學結構圖 4
圖2.2 玻棒攪動對高分子流體與牛頓流體的影響圖 5
圖2.3 底部轉盤轉動時液面之效應圖 6
圖2.4 液面轉盤轉動時溶液內部漩渦流動方向圖 6
圖2.5 高分子流體與牛頓流體的管口流動狀況圖 7
圖2.6 高分子流體與牛頓流體的管口流動狀況圖 7
圖2.7 高分子流體與牛頓流體的虹吸實驗圖 8
圖2.8 高分子流體與牛頓流體字大管徑流入小管徑的情形圖 8
圖2.9 活塞推進式射出成型機 11
圖2.10 往復式螺桿射出成型機 11
圖2.11 射出成型週期圖 14
圖3.1分析流程圖 15
圖3.2 塑膠椅子3D模型圖 16
圖3.3 椅子模型產生網格圖 16
圖3.4(a) 椅子模型的元素縱橫比(Aspect Ratio)圖 17
圖3.4(b) 椅子模型的自由邊(Free Edges)圖 17
圖3.4(c) 椅子模型的元素交錯或重疊(Overlapping Elements)圖 18
圖3.5 椅子模型的流道、進澆點以及水路圖 18
圖3.6 匯入網格資料圖 20
圖3.7 材料資料庫圖 20
圖3.8 材料特性資訊圖 21
圖3.9 分析的項目圖 21
圖3.10 充填時間分析結果圖 22
圖3.11 保壓階段溫度分析結果圖 23
圖3.12 包風分佈分析結果圖 23
圖3.13 熔接線分佈分析結果圖 24
圖3.14 翹曲分析結果圖 24
圖3.15 分子配向結果圖 25
圖3.16 澆口位置壓力曲線圖 25
圖3.17 材料PVT詳細圖 26
圖4.1椅子模型三視圖 27
圖4.2 網格縱橫比圖 28
圖4.3 椅子模型分析的注入位置圖 29
圖4.4 椅子模型網格邊緣長度圖 30
圖4.5 網格大小分析曲線分佈結果圖 31
圖4.6(a) 網格邊緣長度2.6(mm)熔接線圖 31
圖4.6(b) 網格邊緣長度3.0(mm)熔接線圖 31
圖4.6(c) 網格邊緣長度3.4(mm)熔接線圖 31
圖4.6(d) 網格邊緣長度3.8 (mm)熔接線圖 31
圖4.7(a) 網格邊緣長度2.6(mm)包風圖 32
圖4.7(b) 網格邊緣長度3.0(mm)包風圖 32
圖4.7(c) 網格邊緣長度3.4(mm)包風圖 32
圖4.7(d) 網格邊緣長度3.8(mm)包風圖 32
圖4.8(a) 椅子模型第一組注入位置圖 33
圖4.8(b) 椅子模型第二組注入位置圖 33
圖4.8(c) 椅子模型第三組注入位置圖 33
圖4.9 注入位置分析結果曲線圖 34
圖4.10(a) 椅子模型第一組注入位置熔接線圖 34
圖4.10(b) 椅子模型第二組注入位置熔接線圖 34
圖4.10(c) 椅子模型第三組注入位置熔接線圖 34
圖4.11(a) 椅子模型第一組注入位置包風圖 34
圖4.11(b) 椅子模型第二組注入位置包風圖 35
圖4.11(c) 椅子模型第三組注入位置包風圖 35
圖4.12 射壓分析結果曲線圖 36
圖4.13 保壓分析結果曲線圖 37
圖4.14 材料流動分析曲線圖 39
圖4.15 熔膠溫度分析結果曲線圖 40
圖4.16 模具溫度分析結果曲線圖 41
圖5.1 最佳注入位置圖 43
圖5.2(a) 椅子模型澆道尺寸直徑為5㎜ 44
圖5.2(b) 椅子模型澆道尺寸直徑為6㎜ 44
圖5.2(c) 椅子模型澆道尺寸直徑為7㎜ 45
圖5.2(d) 椅子模型澆道尺寸直徑為8㎜ 45
圖5.3 澆道尺寸分析曲線圖 45
圖5.4 椅子模型波前圖-澆道直徑為8㎜，所產生的短射現象圖 46
圖5.5 椅子模型熔膠波前推進初步判定圖 47
圖5.6 椅子模型注入後溫度差異的初步判定圖 47
圖5.7 椅子模型壓力分佈初步判定圖 47
圖5.8 椅子模型包風情形的初步判定圖 48
圖5.9 椅子模型熔接線分佈的初步判定圖 48
圖5.10 椅子模型翹曲情形的初步判定圖 48
圖5.11(a) 椅子模型豎澆道X座標位置X=17㎜ 50
圖5.11(b) 椅子模型豎澆道X座標位置X=21㎜ 50
圖5.11(c) 椅子模型豎澆道X座標位置X=32㎜ 50
圖5.11(d) 椅子模型豎澆道X座標位置X=35㎜ 50
圖 5.12 流道平衡分析結果曲線圖 51
圖5.13(a) 椅子模型豎澆道X座標位置17㎜熔膠波前圖 51
圖5.13(b) 椅子模型豎澆道X座標位置21㎜熔膠波前圖 51
圖5.13(c) 椅子模型豎澆道X座標位置32㎜熔膠波前圖 51
圖 5.13(d) 椅子模型豎澆道X座標位置35㎜熔膠波前圖 51
圖5.14(a) 椅子模型原始設計豎澆道X座標位置X=37.56㎜ 52
圖5.14(b) 椅子模型修正後豎澆道X座標位置X=17㎜ 52
圖5.15 椅子模型流道修正後熔膠波前圖 53
圖5.16 椅子模型流道修正後壓力分佈圖 53
圖5.17 椅子模型流道修正後翹曲圖 53
圖5.18(a) 椅子模型無冷卻管熔膠波前圖 54
圖5.18(b) 椅子模型因冷卻管產生短射的熔膠波前圖 54
圖5.19 椅子模型提高熔膠溫度修正後熔膠波前圖 55
圖5.20(a) 椅子模型冷卻水管配置圖 56
圖5.20(b) 椅子模型冷卻水管配置圖 56
圖5.20(c) 椅子模型冷卻水管配置圖 56
圖5.21 椅子模型冷卻管分析結果曲線圖 57
圖5.22 椅子模型設計分析結果前後成果曲線圖 58
圖5.23(a) 椅子模型初步設計保壓階段溫度分佈圖 59
圖5.23(b) 椅子模型最佳設計保壓階段溫度分佈圖 59
圖5.24 椅子模型設計分析結果前後成果溫度曲線圖 59
圖5.25(a) 椅子模型初步設計熔膠波前圖 59
圖5.25(b) 椅子模型最佳設計熔膠波前圖 59
圖5.26(a) 椅子模型初步設計模穴壓力圖 60
圖5.26(b) 椅子模型最佳設計模穴壓力圖 60
圖5.27(a) 椅子模型初步設計熔接線分佈圖 60
圖5.27(b) 椅子模型最佳設計熔接線分佈圖 60
圖5.28(a) 椅子模型初步設計包風分佈圖 60
圖5.28(b) 椅子模型最佳設計包風分佈圖 60
圖5.29(a) 椅子模型初步設計注入壓力與時間曲線圖 61
圖5.29(b) 椅子模型最佳設計注入壓力與時間曲線圖 61

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