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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:尤婷儀
研究生(外文):Ting-Yi You
論文名稱:實用型成型導引智能化射出機合理化成型模組之應用與開發
論文名稱(外文):Development and Application of Molding-Guide Based Intelligent Reasonable Module for Injection Machine
指導教授:陳夏宗陳夏宗引用關係
指導教授(外文):Shia-Chung Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:模流分析成型導引智能化模組射出成型
外文關鍵詞:Rationalize forming moduleInjection moldingCAE
相關次數:
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目前射出成型參數的調整大多依靠操作人員以試誤法或經驗來進行,無法獲得優化成型條件和穩定的產品品質。CAE模流分析雖可以預測成品在開模前可能發生的成型問題並提早應對,但無法將模流分析所得之成型參數在實際的生產中予以應用。本論文主要目的是建立一套以理論為基礎的智能化模組,讓使用者透過輸入產品資訊而得到可實際應用的成型參數。
本研究使用長平板狀模型(Strip model)進行CAE的模流分析與射出成型實驗,在成品模型的建立使用了四種不同厚度(0.5mm、1.0mm、1.5mm與2.0mm)來搭配不同流長比(L/T: 60、80、100與120)。實驗與模擬的材料採用ABS(PA-756),模溫均固定為50 oC,塑料溫度則分別為220 oC、240 oC以及260 oC。藉由模擬與實驗在短射過程中進行充填時間的比對,可得到合理化的充填時間;接著再透過公式的計算,得到保壓時間、保壓壓力與冷卻時間,將此計算結果建立於成型導引智能化模組內以供現場實際試模時的參數使用。
本研究所建立之智能化導引模組經由現場實際導入的實驗結果可以得知,使用相關成型理論所計算出的成型參數在進行試模時,具有從傳統試模的25次縮減為13次以及試模時間從傳統的23分鐘縮減為13分鐘的優點,不僅大量節省塑料用量並縮短了試模時間,因此能夠提供業界作為在塑膠射出成型製造時一有幫助的參考工具以提升競爭力。


Injection molding is the most effective process to produce plastic products. The molding parameters are generally decided by trial and error method or operator’s experience, therefore, it spends more time to get correct parameters. CAE simulation can help the designer to predict the defects during process, then modify the mold design; however, the parameters within CAE simulation can not be applied to real production. The subject is to develop the molding-guide based intelligent reasonable module for injection machine.
The strip model that equipped different thickness(0.5mm、1.0mm、1.5mm and 2.0mm) and L/t(60, 80, 100 and 120) was utilized to do the CAE analysis and injection molding experiments. The plastic material was ABS (PA-756), and the mold temperature was 50 oC and melt temperature are separately 220 oC, 240 oC, 260 oC. The reasonable filling time can be done through experiment and simulation, and then packing time, packing pressure and cooling time were calculated by theoretical formulation. The calculation results were utilized to real production.
The experiment result shows, when use the parameters which calculated by the intelligent guide forming module can reduce the mold trial number from 25 to 13. And mold trial time reduces from the 23 minutes to 13 minutes. It’s not only saving the material but also reducing the packing time and cooling time. Creating the module which is established in this research can effectively reduce the mold trial time, save costs and provide a helpful reference tool to the plastic injection molding manufacture industry.



目 錄
中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目 錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 4
1-3 研究動機與目的 7
1-4 本文架構 8
第二章 射出成型製程與相關理論介紹 11
2-1 射出成型簡介 11
2-2 射出成型的製程方法與原理 11
2-3 射出成型機介紹 13
2-4 射出成型常見之缺陷與對策 14
2-4-1 溢料(Flash) 14
2-4-2 包風(Air trap) 15
2-4-3 熔合線(Weld line) 15
2-4-5 翹曲、扭曲(Warp、Torsion) 15
第三章 實驗設備與方法 22
3-1 實驗設備 22
3-2模流分析初步驗證 24
3-2-1幾何模型建立 25
3-2-2網格種類 25
3-2-3分析參數設定 26
3-3 實驗方法 26
第四章 Strip model分析結果與實驗驗證 42
4-1 充填模組建立 42
4-1-1充填模流分析結果 42
4-1-2 充填實驗結果 42
4-2 保壓模式方法建立 43
4-3冷卻模式方法建立 48
4-4案例驗證 51
第五章 使用說明 91
5-1 使用步驟 91
第六章 結論與未來展望 93
6-1 結論 93
6-2 未來展望 94
參 考 文 獻 96
作者簡歷 99

表目錄
表1-1 智能化射出控制系統比較 10
表2-1 台灣機械出口總額 16
表2-2 溢料常見的原因和對策方式 16
表2-3 包風常見的原因和對策方式 17
表2-4 熔合線常見的原因和對策方式 17
表2-5 翹曲、變形常見的原因和對策方式 18
表3-1 射出成型機規格表 28
表3-2模溫控制機規格表 28
表3-3 ABS PA756材料性質表 29
表3-4 實驗與分析參數表 30
表4-1 Strip model透過模流分析取得最佳充填時間和範圍 54
表4-2 Strip model透過射出成型實驗取得充填範圍 54
表4-3 Strip model實驗與分析統整後取得合理的充填範圍 55
表4-4 LT60厚度0.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 55
表4-5 LT60厚度1.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 56
表4-6 LT60厚度1.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 56
表4-7 LT60厚度2.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 57
表4-8 LT80厚度0.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 57
表4-9 LT80厚度1.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 58
表4-10 LT80厚度1.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 58
表4-11 LT80厚度2.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 59
表4-12 LT100厚度0.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 59
表4-13 LT100厚度1.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 60
表4-14 LT100厚度1.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 60
表4-15 LT100厚度2.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 61
表4-16 LT120厚度0.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 61
表4-17 LT120厚度1.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 62
表4-18 LT120厚度1.5mm之(實驗/分析)充填壓力比值 62
表4-19 LT120厚度2.0mm之(實驗/分析)充填壓力比值 63
表4-20 Strip model透過保壓公式所取得的保壓時間 63
表4-21 透過保壓公式所取得的P/PO比 64
表4-22 Strip model透過冷卻公式所取得的產品冷卻時間 64
表4-23 Strip model透過冷卻公式所取得的流道冷卻時間 64
表4-24 案例驗證-菲涅爾產品設計尺寸 65
表4-25 案例驗證-成型導引智能化模組建議的參數條件 65
表4-26 案例驗證-四位操作人員參數設定 66

圖目錄
圖1-1 成型導引智能化射出成型機控制系統發展目標 10
圖2-1 射出成型製程 18
圖2-2 射出成型機的基本構造 19
圖2-3 射出成型常見缺陷-溢料(Flash) 19
圖2-4射出成型常見缺陷-包風(Air trap) 20
圖2-5射出成型常見缺陷-熔合線(Weld line) 20
圖2-6射出成型常見缺陷-翹曲、變形(Warpage、Defomation) 21
圖3-1 Sodick HSP 100EH2 油電混合式射出機 31
圖3-2百陽BYW-1220FS 油循環式模溫控制機 31
圖3-3 晏邦 THD-25除濕乾燥機 32
圖3-4 模具幾何條件 32
圖3-5 Strip model 模具圖 33
圖3-6 (a) Strip model 模具頂針設計(b)頂針設計近照 33
圖3-7 厚度為0.5mm,Strip model (A=L/T60、B=L/T80、C=L/T100、D=L/T120)的模仁設計 34
圖3-8 厚度為1.0mm,Strip model(A=L/T60、B=L/T80、C=L/T100、D=L/T120)的模仁設計 34
圖3-9 厚度為1.5mm,Strip model(A=L/T60、B=L/T80、C=L/T100、D=L/T120)的模仁設計 35
圖3-10 厚度為2.0mm,Strip model(A=L/T60、B=L/T80、C=L/T100、D=L/T120)的模仁設計 35
圖3-11 厚度為0.5mm,Strip model公模和母模的模具設計 36
圖3-12 厚度為1.0mm,Strip model公模和母模的模具設計 36
圖3-13 厚度為1.5mm,Strip model公模和母模的模具設計 37
圖3-14 厚度為2.0mm,Strip model公模和母模的模具設計 37
圖3-15 Strip model澆口和流道設計 38
圖3-16 ABS PA-756材料PVT圖 38
圖3-17 ABS PA-756材料黏度圖 39
圖3-18 厚度0.5mm,Strip model流長比為60、80 39
圖3-19 厚度0.5mm,Strip model流長比為100、120 40
圖3-20 厚度1.0mm,Strip model流長比為60、80 40
圖3-21 厚度1.0mm,Strip model流長比為100、120 40
圖3-22 厚度1.5mm,Strip model流長比為60、80 41
圖3-23 厚度1.5mm,Strip model流長比為100、120 41
圖3-24 厚度2.0mm,Strip model流長比為60、80 41
圖3-25 厚度2.0mm,Strip model流長比為100、120 41
圖4-1 成型導引智能化模組建立流程步驟 67
圖4-2 充填分析的時間選取範圍 67
圖4-3 LT120厚度1.5MM充填90%以上 68
圖4-4 LT120厚度1.5mm充填85%~90% 68
圖4-5 LT120厚度1.5mm充填80%~85% 69
圖4-6 LT120厚度1.5mm充填80%以下,所以此參數則不在選取的充填時間範圍內 69
圖4-7 LT60厚度0.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 70
圖4-8 LT80厚度0.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 70
圖4-9 LT100厚度0.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 71
圖4-10 LT120厚度0.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 71
圖4-11 LT60厚度1.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 72
圖4-12 LT80厚度1.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 72
圖4-13 LT100厚度1.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 73
圖4-14 LT120厚度1.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 73
圖4-15 LT60厚度1.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 74
圖4-16 LT80厚度1.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 74
圖4-17 LT100厚度1.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 75
圖4-18 LT120厚度1.5mm分析與實驗充填壓力比較圖 75
圖4-19 LT60厚度2.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 76
圖4-20 LT80厚度2.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 76
圖4-21 LT100厚度2.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 77
圖4-22 LT120厚度2.0mm分析與實驗充填壓力比較圖 77
圖4-23 長平板模具的設定 78
圖4-24 L/T60厚度0.5mm之保壓壓力的P/PO比 78
圖4-25 L/T80厚度0.5mm之保壓壓力的P/PO比 79
圖4-26 L/T100厚度0.5mm之保壓壓力的P/PO比 79
圖4-27 L/T120厚度0.5mm之保壓壓力的P/PO比 80
圖4-28 L/T60厚度1.0mm之保壓壓力的P/PO比 80
圖4-29 L/T80厚度1.0mm之保壓壓力的P/PO比 81
圖4-30 L/T100厚度1.0mm之保壓壓力的P/PO比 81
圖4-31 L/T120厚度1.0mm之保壓壓力的P/PO比 82
圖4-32 L/T60厚度1.5mm之保壓壓力的P/PO比 82
圖4-33 L/T80厚度1.5mm之保壓壓力的P/PO比 83
圖4-34 L/T100厚度1.5mm之保壓壓力的P/PO比 83
圖4-35 L/T120厚度1.5mm之保壓壓力的P/PO比 84
圖4-36 L/T60厚度2.0mm之保壓壓力的P/PO比 84
圖4-37 L/T80厚度2.0mm之保壓壓力的P/PO比 85
圖4-38 L/T100厚度2.0mm之保壓壓力的P/PO比 85
圖4-39 L/T120厚度2.0mm之保壓壓力的P/PO比 86
圖4-40 一般模具熱傳方式 86
圖4-41 模具各處之溫度 87
圖4-42 幾何形狀因子 87
圖4-43 案例分析-菲涅爾透鏡產品(正面) 88
圖4-44 案例分析-菲涅爾透鏡產品(背面) 88
圖4-45 案例分析-菲涅爾透鏡模具(公模) 89
圖4-46 案例分析-菲涅爾透鏡模具(母模) 89
圖4-47 案例分析-菲涅爾透鏡尺寸圖 90
圖4-48 A操作員之操作流程 90
圖5-1 智能化成型模組使用流程圖 92


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