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研究生: 李冠延
Kuan-yen Lee
論文名稱: 射出成形之功能按鍵彈臂長度影響與疲勞壽命分析
Analysis on Fatigue and Effects of Arm Length of Function Key by Injection Molding
指導教授: 陳炤彰
Chao-Chang Chen
口試委員: 沈永康
none
黃國政
none
張榮語
none
趙修武
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 90
中文關鍵詞: 反應曲面法實驗設計模流分析彈臂長度有限單元分析
外文關鍵詞: Response Surface Method, Design of Experiment, Moldflow Simulation, Feature Arm Length, Finite Element Analysis
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  • 本研究目的在探討3C產品中常用的功能按鍵,在融膠充填的過程中流經不同長度設計的彈臂,對翹曲量與疲勞壽命的影響。利用模流分析軟體Modex3D R9.1與有限元素分析軟體ANSYS Workbench V11及實驗設計法搭配反應曲面分析。採用保壓壓力、模具溫度、冷卻時間等參數因子。結果發現,彈臂長度與保壓壓力為影響翹曲量的最重要之因子。從等高線圖的結論可以得知彈臂在31mm與保壓壓力在120%(射壓MPa)的條件下,會有最小翹曲量。搭配模具溫度80ْ ℃與冷卻時間15 sec,可以得到最低翹曲量3.4µm 。在射出實驗的模具中,相同的彈臂長度的功能按鍵,經過CMM量測其翹曲量,搭配較高的保壓壓力所生產功能按鍵其翹曲量較小。在有限單元分析的結論中,可以得知改良後較短的彈臂設計其抗疲勞壽命較佳。本研究結果可運用於很多彈臂結構的設計上且供機構工程師作為設計之參考。


    This research is to investigate the arm design of function key for 3C products. To consider warpage and long life span of fatigue, the different length of feature arm has been designed and analyzed for filling in injection process. Two CAE softwares of Moldex3D R9.1 and ANSYS Workbench V11 are used for simulating based on the fractional factorial design of experiment (DOE) and response surface method with experimental parameters of feature arm length, packing pressure, mold temperature and cooling time. The setting of 31 mm length of arm, 120%(injection pressure MPa) packing pressure, 80ْ℃ mold temperature and 15 sec cooling time can keep low warpage and long life span of fatigue from simulation. Experimental results of injection molding and measured data by CMM have shown that the high packing pressure can keep low warpage for the same length of feature arm. Future application can be applied for a design guide of feature arm for mechanism engineer.

    中文摘要I AbstractII 致謝III 目錄IV 第一章 導論1 1.1前言1 1.2研究動機1 1.3研究目的和方法3 1.4章節介紹5 第二章 相關文獻探討8 2.1射出成形相關文獻回顧8 2.2實驗因子設計法搭配反應曲面分析相關文獻回顧10 2.3有限元素應力分析相關文獻回顧11 2.4文獻回顧總結12 第三章 研究規劃與模擬計算射出成形翹曲之探討19 3.1彈臂長度與成形參數對收縮及翹曲的影響21 3.2選擇適當的直交表23 3.3模流分析參數設定與翹曲量計算結果26 3.4計算S/N比29 3.5田口法回應表與回應圖30 3.6變異數分析(Analysis of variance, ANOVA)33 3.7迴歸分析(Regression analysis)35 3.8反應曲面法39 3-9反應曲面法與田口法比較42 第四章 彈臂長度模擬計算疲勞之探討48 4.1疲勞的定義48 4.2影響疲勞強度的主要因素48 4.3 ANSYS Workbench網格建立與介紹49 4.4 ANSYS Workbench邊界條件設定52 4.5 ANSYS Workbench 模擬計算結果55 第五章 實際射出實驗與量測規劃60 5.1射出成形設備60 5.2模具設備62 5.3量測設備62 5.4射出實驗流程65 第六章 實驗結果討論66 6.1短射實驗66 6.2成形視窗實驗69 6.3實際射出產品翹曲量與模擬計算結果比對70 第七章 結論與建議73 7.1結論73 7.2建議77 參考文獻78 附錄A FANUC- α15iA規格表84 附錄B CHI-MEI PA758 建議加工表85 附錄C CHI-MEI PA758 ISO物性表86 附錄D Mitutoyo CMM規格表87 附錄E CMM量測數據88 作者簡介90

    [1]林政佑,功能按鍵之彈臂斷面設計與射出成形最佳化,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程系,2008年。(Cheng-Yu Lin.”Feature design of function key's arm for optimization of injection molding.” Master, National Taiwan University of Science and Technology. 2008)。
    [2]Moldex3D 模流分析技術與應用,全華圖書股份有限公司,2007。(“Moldex3D – Moldflow Analysis and Applications.” Chwa book Co.,Ltd. 2007)。
    [3]黎正中,陳源樹 譯,實驗設計與分析,高立圖書有限公司,2010。(Jheng-Jhong Li、Yuan-Shu Chen.”Design and Analysis of Experiments 6/E.” Gau Lih Book Co.,Ltd. 2010)。
    [4]李輝煌,田口方法-品質設計的原理與實驗,高立圖書有限公司,2000。(Huei-Huang Lee.“Taguchi method s-Quality design principles and experimental” Gau Lih Book Co.,Ltd. 2000)。
    [5]陳順于,實驗設計,華泰文化出版社,2002。(Shun-Yu Chen. “design of experiments .“Hwatai Co.,Ltd. 2002)。
    [6]周傳月,鄭紅霞,羅慧強等 編著,MSC.Fatigue 疲勞分析應用與實例,科學出版社,2005。(Jhuan-Yue Jhou、Hong-Sia Jheng、Huei-Ciang Luo.“MSC.Fattigue ,Applications and examples of fatigue analysis” Science Co.,Ltd. 2005)。
    [7]ANSYS,Inc.TheoryReference,(http://uic.edu/depts/accc/software/ansys/html/elem_55/chapter4/ES4-45.htm)。
    [8]蔡國忠,ANSYS Workbench 有限元素分析及工程應用,知城圖書,2008。(Guo-Jhong Cai.” ANSYS Workbench , Application of finite element analysis and engineering.”Acore Co.,Ltd. 2008)。
    [9]Marissen, R., D. Schudy, (2001). "The effect of material defects on the fatigue behaviour and the fracture strain of ABS." Journal of Materials Science 36
    [10]Matsuoka, T., J.-I. Takabatake, (1991). "Integrated simulation to predict warpage of injection molded parts." Polymer Engineering & Science 31(14): 1043-1050.
    [11]Glozer, G., S. Post, (1994). "Research study demonstrates computer simulation can predict warpage and assist in its elimination." Journal of Materials Engineering and Performance 3(5): 635-638.
    [12]Kabanemi, K. K., H. Vaillancourt, (1998). "Residual stresses, shrinkage, and warpage of complex injection molded products: Numerical simulation and experimental validation." Polymer Engineering & Science 38(1): 21-37.
    [13]黃東鴻,薄殼射出件翹曲變形與殘留應力研究,碩士論文,國立成功大學航空太空工程研究所,2002年。(Tong-Hong Wang.” Study on Warpage & Residual Stress of Thin-walled Injection Molding.” Master, National Cheng Kung University. 2002)。
    [14]楊智鴻,塑膠彈匣之模流分析,碩士論文,國立成功大學工程科學研究所,2002年。(Zhi-Hong Yang.” Mold Flow Simulation for Plastic Magazine” Master, National Cheng Kung University. 2002)。
    [15]賴亭璇,實驗設計改善休閒食品調味料漏失率之研究,國立成功大學統計研究所,2002年。(Ting-Hsuan Lai.” Using Experimental Design to Improve Seasonings of Snack Food” Master, National Cheng Kung University. 2002)。

    [16]戴金琪,以反應曲面方法改善銅導線晶圓封裝之銲線製程問題,碩士論文,私立元智大學工業工程與管理研究所,2003年。(Chin-Chi Day .” Research for Cu Wafer Packaging Wire Bonding Process Using Response Surface Methodology.” Master ,Yuan Ze University. 2003)。
    [17]陳俊瑋,壓電薄板結構之最佳化設計,碩士論文,私立淡江大學航空太空工程學系碩士班,2004年。(Cheung-Wei Chen .” Optimal Design of Structures With Piezoelectric Plates.”Master, Tamkang University. 2004)。
    [18]李坤河,筆記型電腦觸控板按鍵之CAE分析,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程系,2005年。(Kun-Ho Lee.” CAE Analysis of Notebook Touch-Pad Button.” Master, National Taiwan University of Science and Technology. 2008)。
    [19]蘇勝凱,反應曲面法在複雜網路上的應用,碩士論文,國立中央大學統計研究所,2005年。(Kai-Su Sheng. “Response Surface Methodology.” Master, National Central University. 2005)。
    [20]Kurtaran, H. and T. Erzurumlu (2006). "Efficient warpage optimization of thin shell plastic parts using response surface methodology and genetic algorithm." International Journal of Advanced Manufacturing Technology 27(5-6): 468-472.
    [21]梁晋恊,塑膠肋板射出成型之研究,碩士論文,國立成功大學機械工程系,2006年。(Jin-Chieh Liang .” The Study of Ribbed Plate Design by Injection Molding.” Master, National Cheng Kung University. 2006)。
    [22]Chiang, K. T. and F. P. Chang (2007). "Analysis of shrinkage and warpage in an injection-molded part with a thin shell feature using the response surface methodology." International Journal of Advanced Manufacturing Technology 35(5-6): 468-479.
    [23]林俊成,勾狀型塑膠卡扣設計與結構分析,碩士論文,私立大同大學機械工程研究所,2007年。(Chun-Cheng Lin.” Plastic Snap Design of Hook Model and Structure Analysis.” Master, Tatung University. 2007)。
    [24]張鮮文,光學元件射出成形體積收縮與光學均勻性之研究,碩士論文,國立台灣科技大學機械工程系,2007年。(Shian-Wen Chang .” Study on Volumetric Shrinkage and Optical Uniformity for Injection Molding of Optical Parts.” Master, National Taiwan University of Science and Technology. 2009)。
    [25]Mathivanan, D. and N. S. Parthasarathy (2009). "Sink-mark minimization in injection molding through response surface regression modeling and genetic algorithm." International Journal of Advanced Manufacturing Technology 45(9-10): 867-874.
    [26]白欣宜,整合Moldflow與GA於數位相框射出成型澆道最佳化設計,碩士論文,私立大同大學機械工程研究所,2009年。(Hsin-Yi Pai. “Multi-objective Optimization of Runner Design for Plastic Digital Photo Frame Integrated with Moldflow and Genetic Algorithms.” Master, Tatung University. 2009)。

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