臺灣博碩士論文加值系統

在嵌入射出製程中，嵌入件(inserts)可能是塑膠或非塑膠，為了強度的需求，常見為金屬材料與塑膠材料結合的產品，因材料特性不同而造成射出成型後易產生短射、翹曲變形、或其他的缺點。為能掌握此等問題，本論文使用Moldex3D CAE軟體進行模擬分析，並以田口方法探討嵌入件模具之橫流道、澆口設計與製程參數最佳化以得到最佳密度值。首先採用L8(27)直交表進行干擾實驗，結果顯示保壓壓力與保壓時間為重要的干擾因子；並進一步將此兩因子合併為複合干擾因子。再以L9(34)直交表進行主實驗，此時結果顯示影響成型品密度的重要因子分別為：保壓時間、保壓壓力。接著，再利用變異數分析進行S/N比與品質特性的誤差統合，在98%的信心水準之下，結果顯示影響成型品密度的重要因子與田口方法的分析結果是完全吻和的。之後更進一步利用信賴區間計算來評估因子效應的誤差，結果清楚地發現：預測值與實驗計算值在誤差範圍內，得知本實驗是足夠精確。最後，我們透過現場製程參數最佳化，得知改善製程後的拔脫扭力(pull-off torque)比原始製程有顯著提升(從7.14 N-m 增加到7.31 N-m)。

For injection molding production, the insert molding is a common way to make multi-component product. More specific, to keep some strength, a metal insert with plastic injection is very popular in industry. However, due to the physical properties are so different between metal and plastic, it is so often to encounter many defects during the processing, such as short shot, warpage, and so on. In order to realize what happens during the insert molding, in this study we have applied Moldex3D CAE software to perform the simulation analysis.
Specifically, the experimental design of Taguchi method is used to explore the runner, gate design and process parameters to obtain the optimal molding density. L8 (27) orthogonal array was used to implement the noise experiments. Results show that the packing pressure and pressure time are the most important noise factors. Furthermore, these two factors (packing pressure and packing time) are combined into a composite noise factor. In main experiment, L9 (34) orthogonal table was used for measuring the molding density. Results show that the most important factors affecting the molding density are the pressure time and packing pressure. Analysis of variance was used for pooling of errors of S/N ratio and the quality characteristics. Results show that the important factors of the molding density are entirely consistent the results by Taguchi method under a confidence level of 98%. Finally, the confidence intervals were calculated to evaluate the errors of the factors. Results also show that the predictive value and experimental one are in a very good agreement. It indicates that our studied results are accurate enough. Moreover, through the real experimental testing from factory, the pull-off torque of the product has significantly improved after the optimization of process parameters (increased from 7.14 N-m to 7.31 N-m).

摘　要 i
ABSTRACT ii
致謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
第二章 文獻探討 3
2.1 文獻回顧 3
2.2 PBT材料 5
2.3 射出成型 6
2.3.1 充填分析 6
2.3.2 保壓分析 6
2.3.3 冷卻分析 6
2.3.4 翹曲分析 7
2.4田口品質工程 7
2.4.1 品質特性 7
2.4.2 訊號雜訊比(Signal Noise Ratio, S/N) 8
2.4.3 變異數分析(Analysis of Variance, ANOVA ) 9
第三章 研究方法 11
3.1 研究流程 11
3.2模型前處理 13
3.2.1 模型樣貌 13
3.2.2 流道形式 18
3.2.3 塑料選擇 20
3.2.4 成型條件 21
3.3 田口品質方法 26
3.3.1 品質特性 26
3.3.2 控制因子與變動水準 26
3.3.3 干擾因子 27
3.3.4 L9(34)之主實驗 28
第四章 結果與討論 30
4.1 流道設計分析 30
4.1.1 流道設計之充填分析 30
4.2 干擾實驗分析 36
4.2.1干擾實驗因子反應 36
4.3 田口實驗 38
4.3.1 S/N比因子反應表與因子反應圖 38
4.3.2 品質特性反應表與因子反應圖 41
4.4 變異數分析 44
4.4.1 S/N比變異數分析 44
4.4.2 品質特性變異數分析 46
4.5 製程改善 47
4.6 確認實驗 49
4.7 信賴區間 51
4.8 原始製程與製程改善之比較 56
第五章 結論與未來展望 63
5.1 結論 63
5.2 未來展望 63
參考文獻 64

1.Ming-Chih Huang and Ching-Chih Tai,“The effective factors in the warpage problem of an injection-molded part with a thin shell feature,” Journal of Materials Processing Technology, 110, pp.1-9, 2001.
2.Turng, L. S.,Michael Peic and Dave K. Bradley,“Process Simulation and Optimization for Injection Molding-Experimental Verification and Field Application”ournal of Injection Molding Technology Vol.6,No.2,pp. 143-155,2002。
3.S.Ray, and F.S. Costa, “Flow prediction in the presence of inserts for the injection over-molding process,” Annual Technical Conference proceedings, Vol. 1,pp. 632-636,2003。
4.R.Y.Chang, Y.H. Peng, D. C. Hsu, and W. H Yang, “Three-dimensional insert molding simulation in injection molding,” Annual Technical Conference proceedings, Vol.1 pp.496-500,2004
5.江林靜惠，CAE 模流分析在嵌入式模具上之應用，碩士論文，私立元智大學機械工程學系，桃園，2005。
6.X. F. Li and H. B. Liu, “Optimization of Injection Molding Process Parameters Based on Taguchi Design of Experiment”, Applied Mechanics and Materials, Vol. 233, pp. 335-338,2012
7.許惠君，智慧型手機電池蓋尺寸變異對策與探討，碩士論文，國立臺北科技大學製造科技研究所，台北，2012。
8.賴政宏，田口實驗與CAE分析應用於FPC膠芯翹曲研究，碩士論文，國立臺北科技大學製造科技研究所，台北，2012。
9.王子怡，金屬嵌入塑膠射出成型與結構設計之變形關係式研究，碩士論文，國立高雄應用科技大學模具工程系產業碩士專班，高雄，2013。
10.賴耿陽，塑膠大全，台南市:台灣復文興業股份有限公司，1993。
11.洪瑞庭，塑膠加工技術與工程，新北市：高立圖書有限公司，2004。
12.黃招財、張元榕、徐志忠，Moldex3D/eDesign模流分析技術與應用，新竹:全華圖書股份有限公司，2007。
13.張永彥，塑膠模具設計學，台北:全華圖書股份有限公司，2008。
14.黃明忠、許志芬、姜勇道，電腦輔助工程模流分析應用，新北市:全華圖書股份有限公司，2010。
15.李輝煌，田口方法-品質設計的原理與實務，新北市:高立圖書有限公司，2011。