翹曲變形一直都是塑膠射出成型產品開發最大困擾之一，傳統上利用試誤法(trial-and-error)嘗試延長保壓時間，加大保壓大小或其他可能之方式處理，但常常無法有效改善品質與精度。本研究透過Moldex3D模流分析軟體進行框架型產品實驗設計法(DOE)及三維體積收縮補償法(3DVSCM)探討其對翹曲變形之優化結果，其中實驗設計法(DOE)使用L18(21×37)直交表配置，探討其對S/N比與翹曲變形之影響，最後再由變異數分析(analysis of variance)評估控制因子之影響力;三維體積收縮補償法(3DVSCM)則是先經由模擬分析原始設計產品後得知翹曲變形的區域位置，最後再透過補償修正產品模具的方式進行改善。研究結果顯示，原始設計之產品平坦度偏移量達0.481mm，利用實驗設計法優化後之最佳化設計，平坦度偏移量降為0.129mm，改善率達73% ;使用三維體積收縮補償法修正後之產品分析結果，平坦度偏移量降為0.061 mm，改善率達87%。

Warpare is one of the crucial problems in injection molding product development. Conventionally, people usual apply packing pressure, packing time, or many other operation conditions based on trial-and-error way to improve the warpage problem. In this study, Moldex3D analysis software was used to study the optimal results of warpage by frame-type product using both design of experiment (DOE) method and 3D volume shrinkage compensation method (3DVSCM). Specifically, L18 (21×37) orthogonal array of Taguchi method was introduced to deploy the factors. Furthermore, using analysis of variance investigates the significance of the factors that are displayed on the S/N ratio and warpage. Moreover, 3D volume shrinkage compensation method (3DVSCM) is applied to compensate the deviation of warpage for the original design.  The results show that the flatness deviation of the original design is 0.481mm. That deviation of the DOE optimized part is 0.129 mm. The improvement based on DOE is about 73%. Meanwhile, when 3DVSCM is applied, the flatness deviation of the optimized part is only 0.061 mm. The improvement is up to 87%.

目錄
目錄	V
表目錄	VIII
圖目錄	X
第一章 緒論	1
1.1 前言	1
1.2 研究動機	2
1.3 論文架構	2
第二章 文獻回顧與探討	4
2.1 文獻回顧	4
第三章 射出成型製程與優化技術	8
3.1 射出成型簡介與原理	8
3.2 影響收縮翹曲變形之原因	10
3.2.1模具設計之影響:	10
3.2.2產品設計之影響	11
3.2.3分子配向性之影響	11
3.4.4殘留應力之影響	12
3.3 CAE數值理論	12
3.4 實驗設計法（Design of Experiment, DOE）	14
3.4.1品質特性與理想機能	19
3.5 變異分析(Analysis of Variance, ANOVA)	21
3.5.1變異的分解	21
3.5.2因子效應的重要性測試	23
3.5.3實驗誤差的統合	24
3.5.4信賴區間	24
3.6 確認實驗	25
3.7 三維體積收縮補償法	26
第四章 研究方法與流程	27
4.1 研究流程	27
4.2 Moldex3D模流分析	29
4.2.1前處理	29
4.2.2數值運算之軟硬體系統	42
4.2.3後處理	43
4.3 一次一因子實驗法	44
4.4 田口方法	45
4.4.1品質特性與理想機能	45
4.4.2控制因子與水準配置	45
4.4.3主實驗L18(21×37)直交表	46
4.4.4干擾因子	47
4.5 三維體積收縮補償法	49
第五章 結果與討論	51
5.1 原始設計結果	51
5.1.1一次一因子實驗法	56
5.2 田口干擾實驗分析	62
5.2.1干擾因子對品質特性的反應分析	62
5.2.2干擾實驗之變異數分析	63
5.2.3干擾因子的複合	66
5.3 L18(21×37)直交表主實驗	67
5.3.1 S/N比的因子反應	68
5.3.2 S/N比的變異數分析	69
5.3.3 S/N比因子反應值的信賴區間	72
5.3.4品質特性的因子反應	73
5.3.5品質特性的變異分析	75
5.3.6品質特性因子反應值的信賴區間	76
5.3.7控制因子分類	77
5.3.8確認實驗	79
5.3.9製程改善後之比較	82
5.4 三維體積收縮補償法(3DVSCM)結果	85
5.4.1新設計產品一次一因子實驗	86
5.5 兩種製程方法改善之比較	90
第六章 結論	92
第七章 未來研究方向之建議	94
參考文獻	95
作者簡介	97

表目錄
表3.1 L8(27)直交表之交互作用表[15]	18
表4.1模型網格資訊	36
表4.2不同網格尺寸相關資訊	37
表4.3成型材料加工建議表	39
表4.4原始設計之成型參數	42
表4.5 控制因子水準配置表	46
表4.6 L18(21×37)直交表	46
表4.7 L18(21×37)直交表實驗配置表	47
表4.8內部干擾因子與變動水準	48
表4.9干擾因子水準配置表	48
表4.10干擾因子L8(27)直交表	49
表4.11干擾因子L8(27)實驗配置表	49
表5.1 L8(27)干擾實驗	62
表5.2干擾實驗因子反應表	63
表5.3干擾實驗之初步變異分析	65
表5.4干擾實驗之最後變異分析	65
表5.5 L18(21×37)直交表實驗數據	67
表5.6 S/N 比的因子反應表	68
表5.7 S/N比初步變異分析表	70
表5.8 S/N比第二次變異分析表	71
表5.9 S/N比第三次變異分析表	71
表5.10 S/N比最終變異分析表	72
表5.11 S/N比95%誤差的因子反應表	73
表5.12品質特性的因子反應表	74
表5.13品質特性初步變異分析表	75
表5.14 品質特性最終變異分析表	76
表5.15品質特性93%誤差的因子反應表	77
表5.16因子分類表	78
表5.17優化設計製程參數	79
表5.18原始設計與優化設計之實驗值與預測值	80
表5.19製程方法改善翹曲之比較	91

圖目錄
圖3.1射出成型過程中示意圖[11]	10
圖3.2 魚骨圖[15]	15
圖3.3影響品質特性的因子[15]	16
圖4.1研究流程圖	28
圖4.2框架模型尺寸	30
圖4.3框架模型幾何形狀	30
圖4.4流道系統設計	31
圖4.5冷卻水路設計	32
圖4.6網格元素種類[13]	33
圖4.7框架產品實體網格圖	34
圖4.8框架產品實體網格品質(a)展弦比(b)歪斜率(c)正交度(d)平滑度	35
圖4.9 產品背面28個量測節點	36
圖4.10 不同網格尺寸進澆口壓力曲線圖	38
圖4.11 ABS(POLYLAC PA757)黏度與剪切率關係圖	40
圖4.12 ABS(POLYLAC PA757) P-V-T圖	40
圖4.13 PP(Globalene ST868M) 黏度與剪切率關係圖	41
圖4.14 PP(Globalene ST868M) P-V-T圖	41
圖4.15三維體積收縮補償法示意圖	50
圖5.1原始設計流動波前 (a)90% (b)93% (c)98%	53
圖5.2充填結束後之壓力分佈	53
圖5.3充填結束後之溫度分佈	54
圖5.4保壓結束後之體積收縮率	54
圖5.5原始設計Z方向翹曲位移圖放大5倍(a)三視圖(b)產品右側	55
圖5.6原始設計28點翹曲位移量	56
圖5.7(a)改變充填時間對翹曲位移量之影響圖	58
圖5.7(b)不同充填時間進澆口壓力曲線圖	58
圖5.8改變塑料溫度對翹曲位移量之影響圖	59
圖5.9改變模具溫度對翹曲位移量之影響圖	59
圖5.10改變保壓時間對翹曲位移量之影響圖	60
圖5.11改變保壓壓力對翹曲位移量之影響圖	60
圖5.12改變冷卻時間對翹曲位移量之影響圖	61
圖5.13 不同材料效應對翹曲之影響	61
圖5.14干擾實驗因子反應圖	63
圖5.15 S/N比的因子反應圖	69
圖5.16 S/N比95%誤差的因子反應圖	73
圖5.17 品質特性的因子反應圖	74
圖5.18品質特性93%誤差的因子反應圖	77
圖5.19優化設計Z2(無干擾因子)之Z方向翹曲位移圖 (a)三視圖(b)產品右側	83
圖5.20 優化設計Z2(無干擾因子)之28點翹曲位移量	83
圖5.21原始參數設計製程比較	84
圖5.22優化參數設計製程比較	84
圖5.23 3DVSCM所優化後之補償結果	85
圖5.24改變保壓壓力對翹曲位移量之影響圖	87
圖5.25改變充填時間對翹曲位移量之影響圖	87
圖5.26改變塑料溫度對翹曲位移量之影響圖	88
圖5.27改變模具溫度對翹曲位移量之影響圖	88
圖5.28改變保壓時間對翹曲位移量之影響圖	89
圖5.29改變冷卻時間對翹曲位移量之影響圖	89
圖5.30 不同材料效應對補償後模具翹曲之影響	90
圖5.31兩種製程方法改善翹曲之比較圖	91

參考文獻
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