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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:詹雅淳
研究生(外文):ZHAN, YA-CHUN
論文名稱:射出參數對使用石膏模具在微結構轉寫性之影響
論文名稱(外文):Investigation the Injection Molding Parameters on the Microstructure Replication of the Gypsum Mold
指導教授:林忠志林忠志引用關係
指導教授(外文):LIN, CHUNG-CHIH
口試委員:林忠志楊啟榮曾世昌
口試委員(外文):LIN, CHUNG-CHIHYANG, CHII-RONGTSENG, SHI-CHANG
口試日期:2022-06-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械與電腦輔助工程系碩士班
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:2022
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:射出成型石膏模具田口法複製性
外文關鍵詞:injection moldingrapid toolingreplicationgypsumTaguchi method
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在產品開發階段中暫時型模具(Rapid tool,簡稱:RT)可用於進行少量生產,以驗證產品與預期目標的差異,雖有金屬材質的RT模具,但因成本因素尚未普及,當RT模具的材質使用樹脂為主,會因材質強度問題,無法真正給予正常射出條件進行打樣試做。例如保壓壓力造成RT模具變形。本研究使用石膏可射出的石膏RT模具,透過振動加壓減少石膏的孔隙以增加強度,利用石膏翻模複製性佳的特性,將石膏和鋁塊組合成複合型模仁,可將量產時鋼模的射出參數直接用於石膏RT模具進行產品打樣。本研究以新臺幣五十元硬幣(硬幣具有防偽特徵設計)作為製作RT模具的原型,探討射出參數對微細特徵與不同澆口的模仁之影響,利用田口實驗設計法分析射出參數對微細特徵的影響,使用光學顯微鏡進行特徵量測計算複製性(Replication)。
重要結果顯示:複合型石膏RT模具除改善全石膏RT模具邊緣強度不足,可增加使用次數壽命達400次以上,射出參數中保壓壓力對於離澆口較遠之產品特徵相對重要,所製作之樣品特徵複製性可達99.4%,澆口方向與微細特徵平行,有助於熔膠流動可得較佳之樣品。本技術提供高精度與可複製產品微細特徵之快速模具,製作過程對環境污染低且低耗能製程,滿足未來環境低碳的趨勢。

Rapid tooling (RT) describes a process which either uses an RP model as a master pattern to cast a mold (Indirect tooling method) quickly or uses an RP process directly to fabricate a tool (Direct tooling method) for a limited quantity of prototype samples. Few discussions addressed the effect of the injection parameters on the quality of the molded product due to the weak strength of those RT molds. In this wok, the concept of a hybrid RT mold which combines RT mold with a reinforced circumference is proposed. The advantage of the hybrid RT mold includes fast implementation and a wide range of the setting parameters can be applied. In this work, we integrate the gypsum for RT mold and an aluminum insert to keep the advantage of a good replication and a better endurance performance of the hybrid RT mold. A methodology of how to implement the designated product to a hybrid RT mold is established. A coin with micro feature is selected to demonstrated how the setting parameters influence the replication of the molded product and determine the optimal combination of the setting parameters by using the Taguchi method. In addition, the effect of the gate location on the replication of the molded product is also discussed. The results show that the accuracy of the micro structure replication exhibits over 99.4 %. The lifetime of the hybrid RT mold can be over 400 cycles shot.
摘要................i
Abstract...........ii
誌謝...............iii
目錄................iv
表目錄..............vi
圖目錄.............vii
第一章 緒論..........1
1.1前言..............1
1.2文獻回顧..........1
1.3研究動機與目的.....3
第二章 理論基礎.......5
2.1石膏介紹...........5
2.1.1石膏的種類.......5
2.1.2石膏之化學反應與製作........6
2.2田口實驗設計法...............7
2.2.1品質特性的因子與直交表......7
2.2.2訊號雜音比.................9
2.2.3變異數分析.................9
第三章 實驗方法與流程...........11
3.1實驗流程....................11
3.2模具設計....................12
3.2.1全石膏模仁................12
3.2.2複合型模仁.................13
3.3一般產品石膏模仁設計-輪殼與煞車塊.......13
3.4微細特徵之石膏模仁設計..................17
3.4.1澆口位置與模具...............19
3.5射出實驗......................20
3.6田口實驗......................22
3.7成型品之特性檢測...............22
3.7.1一般成品....................22
3.7.2微細特徵之成品...............23
第四章 實驗結果與討論..............25
4.1全石膏模仁之射出實驗............25
4.2複合型模仁與微細特徵轉..........27
4.2.1複合型模仁...................27
4.2.2射出樣品.....................28
4.3微細特徵之田口最佳化實驗.........30
4.3.1產品尺寸量測與訊號雜音比計算...31
4.3.2 ANOVA分析結果...............36
4.3.3驗證實驗及複製性分析..........40
4.4小結...........................41
第五章 結論與未來展望..............43
5.1結論..................43
5.2未來展望..............43
參考文獻.................45
附錄A....................46
附錄B....................48
附錄C....................51
英文論文大綱..............56

[1] J.I. Segal, R.I. Campbell, 2001,"A review of research into the effects of rapid tooling on part properties", Rapid Prototyping Journal, Vol.7, pp. 90-99.
[2] 安超群,2008,光硬化樹脂SL模具於射出成型的脫模特性與流動行為研究,國立交通大學,機械工程學系博士論文。
[3] Olga Muntada-López, JordiPina-Estany, CarlesColominas, JordiFraxedas, FrancescPérez-Murano, AndresGarcía-Granada,2019, “Replication of nanoscale surface gratings via injection molding”, Micro and Nano Engineering, Vol.3, pp. 37-43, May.
[4] 劉韋志,2006,“快速模具技術應用於微光學元件製作研究”,國立臺灣科技大學,機械工程學系碩士論文。
[5] 李國豪,2016,“石膏模仁應用在射出成型可行性之研究”,國立虎尾科技大學,機械與電腦輔助工程系碩士論文。
[6] 廖信有,2014,“繞射光學元件快速模具研製與塑膠射出成型最佳參數研究”,國明志科技大學,機械工程系機械與機電工程碩士班碩士論文。
[7] 蔡柏彥,2016,“以田口方法探討奈米光柵結構射出成型參數最佳化之研究”,國立中正大學,機械工程系碩士論文。
[8] Hong-Seok Park, Xuan-Phuong Dang, 2017, “Development of a smart plastic injection mold with conformal cooling channels”, Procedia Manufacturing, Vol.10, pp. 48-59.
[9] Ali Davoudinejad, Mohammad Reza Khosravani, David Bue Pedersen, Guido Tosello, 2020, “Influence of thermal ageing on the fracture and lifetime of additively manufactured mold inserts”, Engineering Failure Analysis, Vol.115, Article 104694, September.
[10]黃喜麟,2000,燃煤電廠脫硫石膏轉化半水石膏之研究,國立成功大學,資源工程系研究所碩士論文。
[11]光邦石膏股份有限公司,搜尋日期:2022/05/16,網址:http://www.kpisi.com/。
[12]李輝煌,2008,田口方法:品質設計的原理與實務,高立圖書有限公司出版,台北
[13]中央造幣廠-流通幣五十元,2022年,檢自:
https://www.cmc.gov.tw/Product/Detail/1416424F3DAF40C6A51F79A64102B06B。


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