臺灣博碩士論文加值系統

本研究乃針對產業之輕薄化、低耗能之發展趨勢下， 模具製造與射出成型也需同時搭配其高流動性、高模溫、高料溫之製程需求。而模具設計、製造加工和後端組配合模與射出成型製品生產良率息息相關，一般模具在合模組配時往往在常溫環境下進行，模具的頂出系統，例如頂針、頂出套筒等機構得以順暢、確實的做動，一旦將模具溫度長時間維持在高溫狀態下，將使模仁與頂出系統產生熱膨脹致使模具發生磨損、作動不順暢、干涉等問題。
本研究中首先利用六種不同組配間隙0.003mm、0.005mm、0.010mm、0.023mm、0.030mm、0.040mm 之頂針搭配尼龍塑料，分別於五種不同模具溫度60℃、80℃、100℃、120℃、140℃條件下做連續模次射出成型，以得到不同組配間隙之頂針在不同模具溫度條件下的磨耗情形。之後再利用電腦輔助分析做熱變形、充填分析與實驗結果相互驗證。
研究結果顯示，當模具溫度愈高頂出組配間隙過小時；頂出系統容易產生干涉咬死的現象，而組配間隙過大時則容易產生毛邊的問題。且以尼龍塑料而言模具溫度在100℃以下最適宜頂出系統之組配間隙為0.005mm~0.03mm 之間，當模具溫度
為140℃時最適宜頂出系統之組配間隙為0.01mm~0.023mm 之間。

In order to help the melt flow and eliminate the weld line, the mold temperature will be increased to have good quality parts. The mold temperature becomes an important issue for the plastic injection molding,especially for the thin and high gloss parts. Also, the mold design has great effect on part quality and manufacture efficiency. In general, the mold is made and assembled in room temperature. The ejection system can move smooth when mold assembling. During the injection molding,the mold temperature will higher then room temperature to help the melt flow and the mold will has thermal expansion and deformation. Than the ejection pin and mold insert will sometimes crash each other and have the wear problem.
In this study, there are six gap designs 0.003mm、0.005mm、
0.010mm、0.023mm、0.030mm、0.040mm and five mold temperature
60℃、80℃、100℃、120℃、140℃ have been apply to find the gap design effect between ejection pin and mold insert with nylon resin. Besides, the thermal expansion and melt flow have been simulated to show the gap design result.
It was found that the higher mold temperature and smaller gap design will easily to have the crash and wear problem. But the oversized gap design will have the flash issue. For the nylon resin, the gap design is from 0.005mm to 0.03mm and 0.01mm to 0.023mm when the mold temperature is 100℃ and 140℃ respectively.

目錄
中文摘要… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … I
Abstract … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … II
致謝… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 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 射出成型製程簡介… … … … … … … … … … … … …1
1-3 射出成型模具結構… … … … … … … … … … … … …3
1-4 研究動機與目的… … … … … … … … … … … … … …4
1-5 文獻回顧… … … … … … … … … … … … … … … … …5
1-6 本文架構… … … … … … … … … … … … … … … … … …6
第二章模具溫度與合模組配間隙的關聯性… … … … … … …9
2-1 模具製造的基本要求… … … … … … … … … … … …9
2-2 模具組立合模要點… … … … … … … … … … … … … 10
2-3 溫度與熱膨脹的相關意涵… … … … … … … … … … 11
2-4 熱膨脹之微觀原子現象… … … … … … … … … … … 12
2-5 模具失效的形式與影響因素… … … … … … … … … 14
第三章 實驗設備與研究方法… … … … … … … … … … … 19
3-1 實驗設備… … … … … … … … … … … … … … … … … 19
3-2 實驗分析軟體介紹… … … … … … … … … … … … … 21
V
3-3 研究方法… … … … … … … … … … … … … … … … … 21
第四章 射出成型實驗與模擬分析的結果與討論… … … …31
4-1 射出成型實驗結果… … … … … … … … … … … … … 31
4-2 模擬分析結果… … … … … … … … … … … … … … … 33
4-2-1 ANSYS○R 熱變形分析結果… … … … … … … … … 33
4-2-2 MOLDFLOWT M模流分析結果… … … … … … … …34
4-2-3 結果討論… … … … … … … … … … … … … … … … 35
第五章 結論與未來展望… … … … … … … … … … … … … …53
5-1 結論… … … … … … … … … … … … … … … … … … … 53
5-2 未來展望… … … … … … … … … … … … … … … … … 53
參考文獻… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 55
VI
表目錄
表3 - 1 射出機主要規格說明… … … … … … … … … … … … 22
表3 - 2 模具溫度控制機規格表… … … … … … … … … … … 23
表3-3 SKD-61 鋼材物性表… … … … … … … … … … … … … 24
表3-4 南亞FR-PA6 工程塑膠加工物性表… … … … … … … 24
表3 - 5 三次元投影輪廓掃瞄儀規格表… … … … … … … … 25
表3 - 6 溫度感測器規格表… … … … … … … … … … … … … 25
表3 - 7 表面粗糙度儀規格表… … … … … … … … … … … … 26
表3 - 8 實驗參數設計表… … … … … … … … … … … … … … 26
表 4- 1 射出成型實驗結果一覽表… … … … … … … … … … 37
表 4 - 2 ANSYS○R 分析參數設定表… … … … … … … … … … 37
表 4- 3 射出成型實驗公模仁溫度歷程表… … … … … … … 38
表 4- 4 射出成型實驗母模仁溫度歷程表… … … … … … … 38
表 4 - 5 ANSYS○R 模仁熱變形量分析結果一覽表… … … … 39
表 4 - 6 ANSYS○R 頂針熱變形量分析結果一覽表… … … … 39
VII
圖目錄
圖1 - 1 射出成型機操作程序示意圖… … … … … … … … 7
圖1 - 2 射出成型模具典型結構圖… … … … … … … … … 8
圖2 - 1 塑料在模具熱傳導示意圖… … … … … … … … … … 17
圖2 - 2 磨損的三階段示意圖… … … … … … … … … … … … 17
圖2 - 3 影響模具壽命的各種因素… … … … … … … … … … 18
圖3-1 台中精機VS-80K 射出成型機實體圖… … … … … … 27
圖3 - 2 模具溫度控制器… … … … … … … … … … … … … … 27
圖3 - 3 實驗模具… … … … … … … … … … … … … … … … … 28
圖3 - 4 三次元投影輪廓掃瞄儀… … … … … … … … … … … 28
圖3 - 5 溫度感測器… … … … … … … … … … … … … … … … 29
圖3 - 6 乾燥機… … … … … … … … … … … … … … … … … … 29
圖3 - 7 表面粗糙度儀… … … … … … … … … … … … … … … 30
圖3 - 8 實驗規劃流程架構圖… … … … … … … … … … … … 30
圖4-1 間隙0.030mm 模溫140 ℃ 毛邊情形… … … … … … 40
圖4-2 間隙0.040mm 模溫100 ℃ 毛邊情形… … … … … … 40
圖4-3 間隙0.040mm 模溫120 ℃ 毛邊情形… … … … … … 40
圖4-4 間隙0.040mm 模溫140 ℃ 毛邊情形… … … … … … 41
圖 4 - 5 頂針量測位置及模仁溫度量測位置示意圖… … … 4 1
圖 4-6 模具溫度140℃ 組配間隙0.003mm 頂針干涉咬死表面
磨耗情形… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 42
圖4-7 模具溫度140℃ 組配間隙0.005mm 頂針干涉咬死表面
磨耗情形… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 42
VIII
圖4-8 模具溫度140℃ 組配間隙0.010mm 頂針表面磨耗情
形… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 2
圖4-9 模具溫度140℃ 組配間隙0.023mm 頂針表面磨耗情
形… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 3
圖4-10 模具溫度140℃ 組配間隙0.030mm 頂針表面磨耗情
形… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 43
圖4-11 模具溫度140℃ 組配間隙0.040mm 頂針表面磨耗情
形… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 43
圖4-12 ANSYS○R 分析模仁網格圖… … … … … … … … … … 44
圖4-13 ANSYS○R 分析頂針網格圖… … … … … … … … … … 44
圖4-14 模具溫度60℃ 模仁熱變形分佈圖… … … … … … … 45
圖4-15 模具溫度140℃ 模仁熱變形分佈圖… … … … … … 45
圖4-16 模具溫度60℃ 頂出組配間隙0.040mm 頂針X 方向
變形量分佈圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … 46
圖4-17 模具溫度60℃ 頂出組配間隙0.040mm 頂針Y 方向
變形量分佈圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … 46
圖4 - 1 8 成品尺寸及頂針位置圖… … … … … … … … … … … 4 7
圖4-19 模具溫度140℃ 組配間隙0.03mm 充填分析頂針產生
毛邊圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 47
圖4-20 模具溫度100℃ 組配間隙0.04mm 充填分析頂針產生
毛邊圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 48
圖4-21 模具溫度120℃ 組配間隙0.04mm 充填分析頂針產生
毛邊圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 48
圖4-22 模具溫度140℃ 組配間隙0.04mm 充填分析頂針產生
毛邊圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 49
IX
圖4-23 各頂出組配間隙在模具溫度60℃ 時射出成型實驗與
模擬分析之結果… … … … … … … … … … … … … … … … … 49
圖4-24 各頂出組配間隙在模具溫度80℃ 時射出成型實驗與
模擬分析之結果… … … … … … … … … … … … … … … … … 50
圖4-25 各頂出組配間隙在模具溫度100℃ 時射出成型實驗
與模擬分析之結果… … … … … … … … … … … … … … … … 50
圖4 - 2 6 各頂出組配間隙在模具溫度120℃ 時射出成型實驗
與模擬分析之結果… … … … … … … … … … … … … … … … 51
圖4 - 2 7 各頂出組配間隙在模具溫度140℃ 時射出成型實驗
與模擬分析之結果… … … … … … … … … … … … … … … … 51
圖4 - 2 8 各頂出組配間隙在各模具溫度時射出成型實驗與模
擬分析之結果… … … … … … … … … … … … … … … … … … 52

1.張榮語，“CAE-MOLD 系列叢書(II)射出成型模具設計-模具設計”， 高立圖書有限公司p.1-4(1995)。
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3.Friel.P., “Influence of Mould Surface Temperature Control
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5.Igor J.Catic, “Cavity Temperature-An Important Parameter in the Injection Molding Process”, Polym. Eng. &; Sci, October.,Vo119, No.13, P.893-899, (1979)。
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11.www.mae.isu.edu.tw/interface/shownews.php?id=19733&;a
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