射出成型製程已經廣泛地應用於各式各樣的產品製備，然而，隨著需求日益嚴苛，品質與精度之要求也越來越高，其中品質與精度如何有效掌控仍舊是大家努力追求的重點，特別是翹曲與變形之優化。為了解其主因與如何有效改善，本研究首先著重於如何應用CAE之輔助，並以手機案例為研究平台，針對翹曲變形如何變化，進而嘗試預先補償進行分析實作。結果顯示針對原始設計之模具系統所遭遇之精度規格要求，產業專家應用試誤法因產品幾何複雜，導致成型後材料展現之收縮很難均勻化，因此很難同一時間被改善。另外，我們應用三維體積補償法進行事先預補償，修正後之結果顯示，當控制因子為50% 保壓壓力時，不論偏離量小的區域 C及H，或是偏離量大的區域 B及L，都幾乎可以同時讓產品精度接近目標值；而且當我們針對不同操作條件，包括保壓時間、不同料溫效應、不同模溫效應，應用三維體積補償法修正之新設計，搭配適當的操作條件進行產品尺寸精度控制是可達成的。

Injection molding has been applied to manufacturing for various products.  However, due to the requirement of high precision for modern product, the product development is still very challenge. In this study, first we have applied CAE technology to analyze why the conventional packing pressure is not always effectively. Furthermore, we have applied 3D volume shrinkage compensation method (3DVSCM) to reduce the warpage defect using a mobile phone benchmark. Results show that through various packing pressure operations the dimension deviations at different regions can be compensated at the same time.  It is also tested under different injection times, melting temperatures, mold temperatures, and so on, the modification capability is very the same. That means the high dimension quality demand is possible obtained utilizing 3DVSCM under suitable process condition setting.

目錄
目錄	IV
圖目錄	VIII
表目錄	XII
符號說明	XIV
第一章 緒論	1
1.1 前言	1
1.2 文獻回顧	4
1.2.1 射出成型技術與概念	4
1.2.2 射出成型品質控制	5
1.3 研究動機與目的	10
1.4 論文架構	12
第二章 基本理論	13
2.1 塑膠射出成型方法與原理	13
2.2 數學理論模式	16
2.2.1 連續方程式	17
2.2.2 動量方程式	17
2.2.3 能量方程式	18
2.2.4 本質(黏度)方程式	19
2.3 塑膠材料之比容-壓力-溫度關聯性	20
2.3.1 塑膠PVT在射出成型過程中的行為變化	20
2.3.2 Tait 狀態方程式	21
2.3.3 射出成型過程中PVT變化情形	22
2.4 影響收縮與翹曲變形之因素	25
2.4.1 模具設計之影響	26
2.4.2 產品設計之影響	26
2.4.3 加工條件設定之影響	27
2.4.4 塑料選擇之影響	29
第三章 研究方法	31
3.1 研究流程	31
3.2 三維體積收縮補償法(3DVSCM)簡介	33
3.3 模流分析	35
3.4 原始幾何尺寸與模具設計	36
3.5 網格建構	39
3.5.1 網格基本元素介紹	39
3.5.2 網格品質定義	40
3.5.3 網格收斂性	44
3.6 CAE模流分析步驟	46
3.6.1 建立新專案	46
3.6.2 匯入網格	46
3.6.3 材料選擇與特性	46
3.6.3.1 ABS (Cevian V-660)	46
3.6.3.2 PP (Globalene ST868M)	48
3.6.3.3 GPPS (POLYREX PG-22)	50
3.6.4 加工參數設定	52
3.6.4.1 原始設計-原始材料-原始操作條件	52
3.6.4.2 3DVSCM-原始材料-原始操作條件	53
3.6.4.3 3DVSCM-原始材料-變動操作條件	53
3.6.4.4 原始設計-變動材料-原始操作條件	56
3.6.4.5 3DVSCM-變動材料-原始操作條件	56
3.7 選定觀察位置	57
3.8 逆向曲面處理	58
3.9 軟硬體設備	59
3.9.1 電腦配備:	59
3.9.2 軟體:	59
第四章 結果與討論	60
4.1 嘗試錯誤法、放水率法、3DVSCM之比較	60
4.1.1 嘗試錯誤法	61
4.1.2 放水率法	62
4.1.3 3DVSCM法	64
4.2 加工參數變異對3DVSCM影響力	66
4.3 材料變異對3DVSCM影響力	70
4.4 產品內部PVT特性之進階掌握與分析	72
4.4.1 手機特徵區域厚度中心點位置	72
4.4.2 翹曲變形因素之內在機理	74
4.4.3 3DVSCM成功優化之因素	81
4.4.4 不同材料之原始設計與3DVSCM收縮率比較	86
第五章 結論	88
5.1 三種翹曲優化方法比較分析	88
5.2 操作條件/材料相依性探討	88
5.3 PVT特性之進階掌握	89
第六章 未來研究方向建議	90
6.1 實驗驗證	90
6.2 未來探討方向	91
第七章 參考文獻	92
作者簡歷	95
圖目錄
圖 1.2.1流道尺寸圖	6
圖 1.2.2(a)矩形側澆口尺寸,(b)修改後橢圓側澆口尺寸,(c)矩形側澆口,(d) 修改後橢圓側澆口	7
圖 1.2.3流率與翹曲變形量之關係圖	8
圖 2.1.1射出成型機示意圖	13
圖 2.1.2射出成型製程循環圖	16
圖 2.3.1 PVT Tait Model狀態方程參數在聚合物關係曲線圖中的表徵	22
圖 2.3.2結晶性/半結晶性材料之PVT 曲線	23
圖 2.3.3非結晶材料之PVT 曲線	24
圖 2.3.4非結晶塑料體積變化關係圖	25
圖 2.4.1不均勻冷卻造成部件翹曲	26
圖 2.4.2肉厚變化的設計準則	27
圖 2.4.3加工參數對收縮率之影響 (a)料溫之影響 (b)模溫之影響 (c)充填時間之影響 (d)保壓壓力之影響 (e)保壓時間之影響	29
圖 3.1.1模擬分析流程圖	32
圖 3.1.2模擬分析流程圖	33
圖 3.2.1根據原始設計之射出產品進行補償修正：(a) 目標值；(b) 原始設計之射出產品；(c) 補償後修正新設計；(d) 修正新設計之產品	35
圖 3.3.1 CAE分析流程	36
圖 3.4.1手機產品幾何與尺寸	37
圖 3.4.2流道尺寸圖	37
圖 3.4.3冷卻水路尺寸與數量	38
圖 3.4.4模座尺寸及水路佈局	38
圖 3.5.1網格元素型態	39
圖 3.5.2網格元素型態組成示意圖	40
圖 3.5.3手機外殼實體網格圖	40
圖 3.5.4三角形長寬比定義圖	41
圖 3.5.5四面體元素好的長寬比與差的長寬比	42
圖 3.5.6角柱元素好的長寬比與差的長寬比	42
圖 3.5.7 (a)扭曲度的定義,(b)好的扭曲度與壞的扭曲度	43
圖 3.5.8 (a)正交性的定義, (b)好的正交性與壞的正交性	43
圖 3.5.9手機網格品質	44
圖 3.5.10 網格收斂性測試圖	45
圖 3.6.1 ABS (Cevian V-660)材料PVT圖	47
圖 3.6.2 ABS (Cevian V-660)黏度對剪切率圖	47
圖 3.6.3 PP(Globalene ST868M)材料PVT圖	49
圖 3.6.4 PP(Globalene ST868M)黏度對剪切率圖	49
圖 3.6.5 GPPS (POLYREX PG-22)材料PVT圖	51
圖 3.6.6 GPPS (POLYREX PG-22)黏度對剪切率圖	51
圖 3.7.1 手機12點特徵區域長度與位置圖	58
圖 4.1.1原始設計之射出產品：不同保壓壓力選定12個區域之尺寸精度偏離	60
圖 4.1.2變動最大(B、L)與最小(C、H)各兩個特徵區域圖	61
圖 4.1.3原始系統：嘗試應用產業之試誤法，觀察不同保壓壓力操作之影響	62
圖 4.1.4原始系統：嘗試應用放水率法，觀察不同保壓壓力操作之影響	63
圖 4.1.5 3DVSCM應用保壓壓力50%時12個區域之補償結果	65
圖 4.1.6應用三維體積收縮補償法進行補償後觀察不同保壓壓力操作之影響	65
圖 4.2.1探討不同充填時間(充填時間為0.15秒)對三維體積收縮補償後之影響	67
圖 4.2.2探討不同保壓時間(保壓時間為15秒)對三維體積收縮補償後之影響	68
圖 4.2.3探討不同料溫(料溫為195oC)對三維體積收縮補償後之影響	69
圖 4.2.4探討不同模溫(模溫為70oC)對三維體積收縮補償後之影響	70
圖 4.3.1探討不同材料(結晶材料：PP)對三維體積收縮補償後之影響	71
圖 4.3.2探討不同材料(非結晶材料：PS)對三維體積收縮補償後之影響	72
圖 4.4.1特徵B表面位置(1、2)與厚度中心位置(3、4)示意圖	73
圖 4.4.2手機四個長度特徵區域厚度中心點位置	73
圖 4.4.3 位置B-3比容變化與翹曲位移量線性關係圖	75
圖 4.4.4位置B-4比容變化與翹曲位移量線性關係圖	76
圖 4.4.5位置C-3比容變化與翹曲位移量線性關係圖	77
圖 4.4.6位置C-4比容變化與翹曲位移量線性關係圖	77
圖 4.4.7位置H-3比容變化與翹曲位移量線性關係圖	78
圖 4.4.8位置H-4比容變化與翹曲位移量線性關係圖	79
圖 4.4.9位置L-3比容變化與翹曲位移量線性關係圖	80
圖 4.4.10位置L-4比容變化與翹曲位移量線性關係圖	80
圖 4.4.11原始設計之不同保壓壓力區域B比容隨時間變化圖	82
圖 4.4.12 3DVSCM之不同保壓壓力區域B比容隨時間變化圖	82
圖 4.4.13原始設計之不同保壓壓力區域C比容隨時間變化圖	83
圖 4.4.14 3DVSCM之不同保壓壓力區域C比容隨時間變化圖	83
圖 4.4.15原始設計之不同保壓壓力區域H比容隨時間變化圖	84
圖 4.4.16 3DVSCM之不同保壓壓力區域H比容隨時間變化圖	84
圖 4.4.17原始設計之不同保壓壓力區域L比容隨時間變化圖	85
圖 4.4.18 3DVSCM之不同保壓壓力區域L比容隨時間變化圖	85
圖 6.1.1圓平板模擬與實驗流動對照圖	90
圖 6.1.2圓平板使用傳統試誤法與3DVSCM法之真圓度比較	91
表目錄
表 3.5.1 網格收斂性測試表	45
表 3.6.1 ABS (Cevian V-660)材料物性表	48
表 3.6.2 PP(Globalene ST868M)材料物性表	50
表 3.6.3 GPPS (POLYREX PG-22)材料物性表	52
表 3.6.4原始設計保壓壓力效應參數表	53
表 3.6.5 3DVSCM保壓壓力效應參數表	53
表 3.6.6 3DVSCM充填時間效應參數表	54
表 3.6.7 3DVSCM保壓時間效應參數表	54
表 3.6.8 3DVSCM料溫效應參數表	55
表 3.6.9 3DVSCM模溫效應參數表	55
表 3.6.10 原始設計材料效應參數表	56
表 3.6.11 3DVSCM材料效應參數表	57
表 3.7.1手機12點特徵區域尺寸大小與容忍誤差範圍表	58
表 4.1.1原始設計射出產品之各區域收縮率	63
表 4.2.1充填時間0.15秒時，保壓壓力變動量表	67
表 4.2.2保壓時間15秒時，保壓壓力變動量表	68
表 4.2.3料溫195oC時，保壓壓力變動量表	69
表 4.2.4模溫70oC時，保壓壓力變動量表	70
表 4.4.1 特徵B之比容變化量與翹曲位移量之關係	75
表 4.4.2特徵C之比容變化量與翹曲位移量之關係	76
表 4.4.3特徵H之比容變化量與翹曲位移量之關係	78
表 4.4.4特徵L之比容變化量與翹曲位移量之關係	79
表 4.4.5 ABS之原始設計與3DVSCM收縮率比較表	87
表 4.4.6 PP之原始設計與3DVSCM收縮率比較表	87
表 4.4.7 PS之原始設計與3DVSCM收縮率比較表	87

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