臺灣博碩士論文加值系統

隨著科技進步，開發民生用途的電子產品，反應速度快、用電功率低、性能穩定已是基本的要求。精緻的工業設計，如外形美觀、舒適質感、重量輕盈與操作方便，將可迎合消費者的喜愛以拓展市場佔有率。然而，這些消費者觀點的設計將影響到結構的堅固性。藍芽耳機便是其中的代表產品之一。藍芽耳機的組成，除了電子元件外，外包裝多為輕薄的高分子材料外殼，如：ABS╱PC、PP、PC等。對製造業者而言，如何能快速有效的生產各個零組件，並確保其品質、強度及耐用性已成重要的開發目標。
本研究即是利用電腦輔助模流分析軟體MPA及MPI來探討藍芽耳機各零件之成型，再以電腦輔助工程分析軟體ANSYS Workbench來求解其非線性的結構應力並預估疲勞壽命，以確認產品達到設計者所預期的條件。本研究之數值模擬結果並與實驗值比對以確認其正確性，開發完成之電腦輔助工程分析步驟對於往後類似產品設計與研發將有相當大的幫助。

With the progress of science and technology in recent years, some functions as quick response speed, low power consumption, and stable performance, have become the basic functions to develop civil electronic products. The fancy industrial design, focused on beautiful appearance, comfortable touch, handy operation and light weight, will match user’s taste and expand market share. However, these designs from consumer’s point of view will trade in for structural strength. The blue bud earphone is one representative of the products. These blue bud earphones have electronic accessories inside and package with thin and soft polymer cover. The regular materials of the cover are ABS/PC, PP, PC, etc. Normally said, producing the parts with high efficiency, good quality, tough strength and long durability have become very important goals to manufacturers.
The major objective of this research is to develop a set of computer aided engineering analysis (CAE) process that can aid designers to reach these goals. At first, we utilize the computer aided mold flow analyses software MPA and MPI to simulate the forming procedures of the polymer parts. Secondly, in order to assure the parts performance can meet the designers’ requirements, we apply ANSYS Workbench to solve the non-linear structural stresses and fatigue lives of the parts. Finally, the numerical results are compared with the experimental data to confirm their accuracy. All procedures developed in this research will be helpful for further designs of similar products.

誌謝 I
摘要 II
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
第1章 緒論 1
第1.1節 前言 1
第1.2節 耳機簡介 2
第1.3節 研究目的與動機 4
第1.4節 組織與章節 5
第2章 研究理論 6
第2.1節 塑膠概論 6
第2.1.1節 常用塑膠簡介 6
第2.2節 塑膠射出成型加工原理 7
第2.2.1節 加熱至熔融階段 7
第2.2.2節 加壓流動階段 8
第2.2.3節 凝固取出階段 9
第2.2.4節 後處理 9
第2.3節 射出成型模具種類 10
第2.4節 澆道系統 12
第2.4.1節 澆道(Runner) 13
第2.4.2節 澆口(Gate) 15
第2.4.3節 澆道平衡 16
第2.5節 塑料模具設計步驟 18
第2.6節 成型不良的原因 20
第2.7節 應力與應變 21
第2.7.1節 工程應力與工程應變 21
第2.7.2節 應力-應變關係圖 22
第2.7.3節 材料的塑性指標 24
第2.8節 材料的疲勞 25
第2.8.1節 疲勞損傷 25
第2.8.2節 疲勞破壞特徵 26
第2.9節 疲勞相關定義 26
第2.9.1節 應力-疲勞壽命曲線(S-N Curve) 28
第2.9.2節 疲勞破壞的分類 29
第2.9.3節 線性破壞理論 30
第2.9.4節 負載型式 31
第2.9.5節 平均應力修正 33
第2.9.6節 平均應力修正關係式 33
第2.9.7節 應力、應變與疲勞週期之關係式 38
第2.9.8節 應力-疲勞公式(Stress Life) 38
第2.9.9節 應變疲勞公式(Strain Life) 39
第2.10節 Von-Mises Stress 41
第2.11節 有限元素法(Finite Element Method) 41
第2.11.1節 元素種類 44
第2.11.2節 線性分析與非線性分析 45
第3章 先進耳機之模型設計與分析程序 46
第3.1節 模型設計 46
第3.2節 分析程序 50
第4章 模流分析 52
第4.1節 Mold Flow Plastic Adviser(MPA)之進澆口分析 52
第4.1.1節 上機蓋 52
第4.1.2節 下機蓋 56
第4.1.3節 裝飾件(Trim) 58
第4.2節 Mold Flow Plastic Insight(MPI)之充填分析 61
第4.2.1節 上機蓋 61
第4.2.2節 下機蓋 67
第4.2.3節 裝飾件 70
第4.3節 MPI分析結果 74
第4.3.1節 上機蓋 74
第4.3.2節 下機蓋 80
第4.3.3節 裝飾件 85
第5章 先進耳機之結構實驗 92
第5.1節 拉伸測試 93
第5.2節 扭轉測試 95
第6章 結構非線性與疲勞分析 98
第6.1節 各項材料性質 99
第6.1.1節 PC/ABS材料特性參數 99
第6.1.2節 PP材料特性參數 104
第6.2節 模型網格建立 110
第6.3節 邊界條件設定 113
第6.3.1節 固定之邊界條件 113
第6.3.2節 負載與位移之邊界條件 115
第6.3.3節 接觸面之設定 116
第6.3.4節 結果顯示設定 118
第6.4節 分析結果與討論 119
第6.4.1節 拉伸之分析結果 119
第6.4.2節 扭轉之分析結果 138
第7章 結論與未來展望 155
參考文獻 157

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