依據在業界上所調查，目前使用射出機台在生產的公司、行號，為了可大量生產、低成本、提高產品生命週期和產業競爭力等，均使用多模穴的方式來生產。然而，在實際生產過程中，流道的設計和塑料的剪切現象所造成塑料溫度的變異都可能會引起流動不平衡的問題，造成元件品質不佳、降低產品良率及提高成本。

本研究是針對一模六十四穴已在生產中的模具，利用模流分析CAE軟體，針對塑料的流動現象、模穴的壓力、成品的翹曲來進行討論；並透過變更成品框架與流道的設計來改善流動不平衡與其他問題。分析顯示在一模六十四穴的成品框架和流道中造成流動不平衡的原因，主要為剪切效應、轉角效應及模具溫度所影響，改善的方式是藉由使塑料在成品的框架中與流道中做翻轉的動作，以重新配置塑料溫度分佈來獲得剪切效應的改善。經分析驗證得知，透過此設計變更確實有提高流動平衡度之效果。另一方面，則是利用田口方法的概念來探討成品框架與流道之流動不平衡的問題。分析結果顯示成品框架與流道內的塑料溫度差異性越低，將能改善流動不平衡問題。

According to the survey, most manufactures use multi-cavity in inject molding machines for the mass production to bring the costs down, enhance the product life cycle, and even increase the competitive force. However, in the actual production process, not only the flow channels design but also the shearing of the plastic material which causes the variation of the temperature results in the flow unbalancing problems. These issues would cause the deteriorated products and poor yields, and finally increase the costs.

Our researches use CAE mold flow analysis software to simulate the flow of the plastic material, the cavity pressure and the warpage of production with an in process mold with 64 cavities. We change the design of the product key tree and the flow channels to ameliorate the flow unbalancing. The flow unbalancing due to the key tree of the production and the flow channels design is caused by the shearing effect, turn effect, and mold temperature. We try to flip the plastic material in the key tree of the production and in the flow channels to reconfigure the temperature distribution to improve the shearing effect. Through the analysis, the flipping can enhance the flow balancing indeed. On the other hand, the flow unbalancing problem is also explored by using Taguchi method. The results show that the lower temperature difference between flow channels, the better improvement of the flow balancing problem.

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誌謝 iv
中文摘要 v
英文摘要 vi
目錄 vii
表目錄 x
圖目錄 xi
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 3

第二章 塑膠原料與射出成型機構及模具介紹 6
2.1塑膠原料的來源 6
2.2塑膠原料的分類 6
2.2.1熱固性塑膠 6
2.2.2熱塑性塑膠 11
2.3射出成型原理 20
2.3.1射出成型機結構介紹 20
2.3.1.1射出系統 21
2.3.1.2合模系統 22
2.3.1.3液壓系統 22
2.3.1.4電氣控制系統 23
2.3.1.5加熱/冷卻系統 23
2.3.1.6潤滑系統 23
2.3.1.7安全保護與監測系統 23
2.3.2射出模具結構 28
2.3.2.1模具種類介紹 28
2.3.2.2模具零件介紹 34
2.3.2.3模具設計之規範 44

第三章 實驗使用之設備與規劃 50
3.1 Moldex 3D 模流分析 50
3.2塑膠模具 59
3.3加工機與加工介紹 59
3.3.1 CNC銑床 60
3.3.2線切割機 60
3.3.3放電機 61
3.3.4磨床 62

第四章 實驗分析 64
4.1流道形式 64
4.2框架方式 68
4.3模流分析參數設定 69
4.3.1模流分析流程 69
4.3.2網格設定 69
4.3.3材料設定與材質物性 70
4.3.4成型相關條件設定 71
4.3.5分析結果 72
4.4田口法分析 78
4.5實驗與結果 81
4.5.1模具修改 81
4.5.2翹曲改善 86
4.5.3改善前後各站後製程良率之比較 88
4.5.4改善後所增加的營收 89

第五章 結論 90

參考文獻 91

















表 目 錄
表 2-1 常用的塑膠種類及其用途 20
表 2-2 模仁與模板對照表 46
表 2-3 塑料成型模內平均壓力對照表 47
表 4-1 八種組合之網格設定表 70
表 4-2 Teijin PC L-1225物性表 70
表 4-3 成型參數設定表 72
表 4-4 組合之代碼定義表 72
表 4-5 八種組合充填分析比較表 73
表 4-6 八種組合之飽壓分析比較表 76
表 4-7 八種組合之冷卻時間差異表 77
表 4-8 八種組合之翹曲量比較表 77
表 4-9 八種組合之優劣比較表 78
表 4-10 成型條件設定表 80
表 4-11 設計因子及水準表 80
表 4-12 流道與框架翹曲量實驗數據表 80
表 4-13 平整度實驗與預測值比較表 81
表 4-14 製程良率統計表 88



圖 目 錄
圖 1-1 成品正視圖 3
圖 1-2 成品側視圖 3
圖 2-1 curing 7
圖 2-2 linear 11
圖 2-3 射出成型機單元介紹 21
圖 2-4 射出單元 22
圖 2-5 射出成型過程圖示(定量加料) 24
圖 2-6 射出成型過程圖示(模具合模) 24
圖 2-7 射出成型過程圖示(靠射嘴) 25
圖 2-8 射出成型過程圖示(注射) 25
圖 2-9 射出成型過程圖示(飽壓、冷卻) 25
圖 2-10 射出成型過程圖示(模具開模) 26
圖 2-11 射出成型過程圖示(頂出成品) 26
圖 2-12 標準模具的種類介紹 28
圖 2-13 標準模具的剖視斷面圖 29
圖 2-14 兩板模(大水口模座各部名稱介紹) 29
圖 2-15 大水口模座(SA型與SB型) 30
圖 2-16 大水口模座(SC型與SD型) 30
圖 2-17 三板模(小水口模座各部名稱介紹) 31
圖 2-18 小水口模座(DA型與EA型) 31
圖 2-19 小水口模座(DB型與EB型) 32
圖 2-20 小水口模座(DC型與EC型) 32
圖 2-21 小水口模座(DD型與ED型) 33
圖 2-22 小水口模座(FA型與GA型) 33
圖 2-23 小水口模座(FC型與GC型) 34
圖 2-24 定位環規格與型式 35
圖 2-25 灌嘴之設計說明 36
圖 2-26 灌嘴之類型 36
圖 2-27 導銷(GPA) 37
圖 2-28 拉桿(SPN) 37
圖 2-29 導套(GBA) 38
圖 2-30 導套(GBB) 38
圖 2-31 回位銷 39
圖 2-32 頂出銷 39
圖 2-33 頂出導銷(EGB) 40
圖 2-34 頂出導銷導套(EBB) 40
圖 2-35 頂出導銷與導套使用範例 41
圖 2-36 支撐柱(SP) 41
圖 2-37 支撐柱使用範例 41
圖 2-38 小拉桿 A型(PBA) 42
圖 2-39 小拉桿 C型(PBC) 42
圖 2-40 小拉桿使用範例 43
圖 2-41 流道拉銷 43
圖 2-42 止動銷(STP) 44
圖 2-43 上、下固定板架模方式示意圖 45
圖 2-44 射出機台可動與固定台板側螺絲孔位圖 45
圖 2-45 面積與鎖模力對照圖 47
圖 2-46 貫穿模板圖 48
圖 2-47 無貫穿模板圖 48
圖 2-48 圓形模板圖 49
圖 3-1 模具中塑件冷卻過程的熱傳機制示意圖 57
圖 3-2 Moldex 3D模流分析流程圖 59
圖 3-3 模具Layout圖 59
圖 3-4 CNC銑床 60
圖 3-5 線切割機 61
圖 3-6 放電機 62
圖 3-7 磨床 63
圖 4-1 塑料充填時剪切率/溫度/黏度變異 65
圖 4-2 流道 TYPE1 (原始設計) 66
圖 4-3 流道 TYPE2 (H型) 66
圖 4-4 流道 TYPE3 (上下翻轉3次) 67
圖 4-5 流道 TYPE4 (上下翻轉1次) 67
圖 4-6 框架 Level 1 (原始設計) 68
圖 4-7 框架 Level 2 (進入成品模穴前上下翻轉1次) 68
圖 4-8 模流分析流程圖 69
圖 4-9 Material Viscosity 71
圖 4-10 Material PVT 71
圖 4-11 Material Heat Capacity 71
圖 4-12 Material Thermal Conductivity 71
圖 4-13 H充填完成時間圖 74
圖 4-14 H充填平均溫度圖 74
圖 4-15 H充填壓力圖 75
圖 4-16 H之各灌點貢獻度 75
圖 4-17 分層飽壓現象示意圖 76
圖 4-18 流道與框架S/N反應圖 81
圖 4-19 公模仁加工位置圖 82
圖 4-20 母模仁加工位置圖 83
圖 4-21 梯型流道示意圖 83
圖 4-22 流道(淺藍色區塊)加工正視圖 84
圖 4-23 流道拉銷板加工正視圖 85
圖 4-24 修改後之公、母模仁模具實體圖 86
圖 4-25 修改後之模具流道實體圖 86
圖 4-26 改善後成品框架之最大翹取量測圖 87
圖 4-27 改善前、後成品框架之比較圖 87

[1] T. Matsuoka, Jun-Ichi Takabatake, A. Koiwai, Y. Inoue, S. Yamamoto,
H. Takaaki, ”Integrated simulation to predict warpage of injection
molded parts”，PolymerEngineering and Science. Vol.31, No.14,pp.
1043-1050, 1991.
[2] Willian E. Biles, Timothy J. Gornet, Kenneth Davis, Allen Yi,
“ Computer-Aided Design and rapid tool development in injection
molding processes ” , Copyright Elsevier Science Ltd., 1995.
[3] P. Tantakom, N. R. Schott, “Processing strategies for thin
wallinjection molding” , Processing Annua Technical Conference –
ANTEC, Conference Proceedings , Vol.1, Soc. Of Plastics Engineers,
Brookfield, CT, USA , pp.367-371, 1998.
[4] K. K. Kabanemi, H. Vaillancount, H. Wang, G. Salloum, ”Residual
stresses, shrinkage and warpage of complex injection molded products
: Numerical simulation and experimental validation” , Polymer
Engineering and Science. Vol.38, No.1, pp.21-37, 1998.
[5] 陳宜正，”具補強肋之塑膠射出壓縮成型品表面凹痕與翹曲變形研究”，碩士論文，國立雲林科技大學，2001。
[6] 陳翰生，“結合有限元素法和田口法應用於塑膠射出成品補強肋設計之研究” ，碩士論文，大同大學，2004。
[7] Wen-Hsien Yang,Allen Peng,Louis Liu and Divid C.Hsu,“INTEGRATED
NUMERICAL SIMULATION OF INJECTION MOLDING USING TURE 3D APPROACH”
，ANTEC 2004，486。
[8] 林毅韋，”流道設計改善翹曲之模流分析”，中國機械工程學會第二十四
屆全國學術研討會論文集，2007。
[9] Yuing Chang.;Shih Tsun Huang.;Sung-Wei Huang.;Shia-Chung Chen.
; Chao-Tsai Huang.; Meng - Chih Chen and Venn Yang , ”Warpage
Management using three dimensional thickness control method in
Injection molding.”ANTEC,2429,2009.
[10] 黃俊欽博士彙編，“塑膠材料與加工概論-塑膠產業基礎能力鑑定專用教材”，財團法人塑膠工業技術發展中 心，2012。
[11] 吳文旺，“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”，國立高雄應用科技大學，模具工程系，2012。
[12] 蔡明宏、楊文禮，“幾何平衡流道系統的流動不平衡問題與模具流道設計最新專利技術”科盛科技(股)公司，2003。
[13] 李輝煌，”田口方法品質設計的原理與實務”，高立圖書，2008。