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研究生:吳文旺
研究生(外文):Wen-Wang Wu
論文名稱:射出製程條件對熔膠剪切效應及成品表面品質影響之研究
論文名稱(外文):Study of Influence of Injection-Molding Conditions on Shear Effect and Finished Surface Quality of Plastic Parts
指導教授:黃俊欽黃俊欽引用關係
指導教授(外文):Chung-Ching Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:模具工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:高速射出成形表面性質線上量測剪切效應薄殼
外文關鍵詞:high injection speedthin-wallsurfaceon-line measurementshear effect
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近年來3C產品快速發展,薄殼製品的需求日益殷切,薄殼成形常使用高射速、高射壓進行充填時,因此在模壁附近表皮層會因速度梯度過大,產生明顯的剪切效應,包括分子鏈的剪斷及剪切摩擦熱過高造成熔膠熱劣解等現象。這些現象直接影響成品的表面品質和整體的機械性質,例如成品在使用上容易造成表面擦痕,產品的拉伸強度與衝擊強度降低等缺點。本研究擬建置一套剪切效應的線上量測系統,以厚度1mm之6吋導光板為例,在模穴內安裝壓力感測器(近澆口處)與溫度感測器(遠澆口處),藉由熔膠碰觸兩支感測器的時間差及熔膠通過兩支感測器的壓力損失,計算熔膠在模穴內的剪切性質,如剪切應力、剪切率及黏度等。以聚碳酸酯(PC)為塑料,成型導光板之後,以刮痕試驗、光澤計、表面輪廓儀分別量測表面刮痕深度、光澤度、粗糙度,探討熔膠的剪切性質對導光板表面品質的影響,並且利用單目標田口實驗法與多目標田口法,分別以望小為目標,找出最佳製成參數之組合。同時剪切應力與剪切率之實驗量測值將與模流分析結果進行比對驗證,探討理論計算的準確性。
研究結果顯示,單變數實驗找出射出速度與模溫是影響表面性質主要因子,最後利用單品質田口法與多品質田口法發現,在單品質田口法分別做影響成品表面刮痕深度與表面粗糙度,影響表面刮痕深度重要因子是保壓壓力,貢獻度為72%,而影響表面粗糙度為射出速度,貢獻為72.22%,但以多品質目標分析結果,影響因子為射出速度、保壓壓力其次為模溫,貢獻度分別為38.28%、33.42%、23.43%。最後如果要使成品表面性質變好如:刮痕深度、粗糙度等,可以從射出速度與保壓壓力做調整。
In recent years, computing, Communication and Consumer Electronics industry is changing rapidly and requires an increased demand for thin-wall product. Thin-wall injection molding process requires high injection speed during filling stage and high packing pressure during the packing/holding stage. The high injection speed will be made high shear rate at region near wall of injection mold. Consequently, the molecular chain will be broken because of excessive molecular chain stretching. Moreover, high shear rate will lead to potential for shear degradation due to high shear heating. The effect of high shear rate can be found in mechanical and aesthetical properties of thin-wall product such as scraped surface.
This study investigates influence of injection molding processing conditions on the melt shear effect and the finished surface qualities of Light Guide Plate (LGP) such as roughness, gloss, and hardness property. In this work, an amorphous polycarbonate (PC) was injected into the 6-inches LGP two plate injection mold system with cavity thickness of 1 mm. The on-line measurement shear effect system created to obtain the shear rate, and shear stress where a pressure transducer was installed at location which is near gate, and a temperature sensor was located far from gate into the two plate injection mold system. Time interval between the pressure and temperature sensors was used to calculate shear rate, shear stress and viscosity of flow in-mold. This study can be found out an optimal injection molding process parameter by using Taguchi method. The surface hardness of LGP was measured by scratch test. The surface roughness of LGP is tested by FORM TALYSURF from Taylor Hobson Precision. And the gloss of LGP is assessed by gloss meter.
As the results show that the injection speed and the mold temperature are two key factors which influenced on the surface qualities of the plastic products. The Taguchi method also show that the packing pressure is significantly effected on the surface hardness of plastic parts about 72%, and the injection speed is highly influenced on the surface roughness about 72.22%. Furthermore, the multi-factors Taguchi method is presented injection speed and packing pressure is significantly influenced on surface qualities of plastic products about 38.42%, and 33.42% respectively.
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表 目 錄 vii
圖 目 錄 ix
符 號 說 明 xiii
第一章 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 文獻回顧 4
1.4 論文架構 5
第二章 基 本 原 理 6
2.1 射出成形 6
2.2 薄壁射出成形 9
2.2.1 薄壁成形的問題 9
2.3 充填過程塑膠流動行為 9
2.4 模內感測原理 10
2.5 表面粗糙度 13
2.6 光澤度 16
第三章 建立剪切效應量測系統與實驗計畫 18
3.1 剪切效應量測系統設計 18
3.1.1 剪切效應計算原理 21
3.2 CAE模流分析 22
3.2.1 CAE模擬結果 24
3.2.2 壓力與溫度擷取點的位置 26
3.3 實驗計畫法 28
3.3.1 田口方法 28
3.3.2 單因子與選擇直交表 29
3.3.3 計算S/N比 31
3.3.4 變異數分析(Analysis Of Variance, ANOVA) 32
3.3.5 確認與預測 34
3.4 多目標田口 34
3.4.1正規化 34
第四章 參數成型實驗與成品檢測 36
4.1 實驗流程 36
4.2 實驗材料與設備 38
4.2.1 實驗材料 38
4.2.2 實驗設備 39
4.3 成品檢測 44
第五章 結果與討論 48
5.1 製程條件對剪切及成品表面的影響 48
5.2 田口實驗對成品表面最佳化設計 72
5.3 多目標田口實驗最佳化設計 76
第六章 結論 80
6.1結論 80
6.2未來研究發展 80
參考文獻 81
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