薄殼產品之案例分析

在上述之研究分析過程中，學習了相關於模流軟體之應用，而找尋出 模具水路設計之最佳化和射出參數最佳化，也從中學得了射出模擬分析之 知識和經驗，因此將所學得之相同的方法套用在較複雜的薄殼件中，開始 進行在研發過程中，產品模具未開發前，即先進行產品之特性分析，如隨 身碟外蓋、手機、話機薄殼等。

圖6.37是由SolidWorks所繪製出之隨身碟外蓋之產品模型，在完成隨身 碟外蓋之3D模型之後，將圖形繪入Moldex-3D，開始進行此模型下一階段的 模流分析及分析出產品之翹曲值大小，而此產品外觀為複雜薄殼，尺寸為 59×22×5mm，厚度為2mm。

圖 6.37 薄殼產品：隨身碟外蓋

而在模擬軟體中，我們所選用之材料為 PC-Makrolon-2205。如表6-10 所示為此PC料之材料特性表[32]。

性能 測試條件 數值 單位

熔融指數(MVR) 300℃ , 1.2kg 35 cm²/10 min 玻璃轉化溫度 10℃/ min 145 ℃

熱變型溫度 1.80MPa 124 ℃

密度 1190 Kg/m²

透光率 1mm 89 ％

抗拉強度 1 mm/min 2400 MPa

成型收縮率 60x60x2; 500bar 0.65 ％ 導熱性 23℃ 0.20 W/(m·k) 熱膨脹係數，流動方向 23 to 55 ℃ 0.65 10⁴/K 熱膨脹係數，垂直流動方向 23 to 55 ℃ 0.65 10⁴/K

液料溫度 280 ℃

模具水路溫度 80 ℃

射出速度 200 mm/s

表 6.10[32] PC-Makrolon-2205 材料特性

在繪入模擬軟體後，開始繪製模穴情形和水路流道設計。在產品製程 上，如圖6.38，採用一模四穴之模具設計，以增加其生產效率，而在水路流 道設計上，採用直管圖形水路，直徑為7mm，如圖6.39，固定側為八水路設 計，特別在液料流道左右各增加一水路，加強其散熱效率，而活動側則為 六水路之冷卻水路設計。

圖 6.38 一模四穴之模穴設計

圖 6.39 冷卻水路設計

在參數的設定上，選用了料溫、射出速度、螺桿位置、保壓時間、保 壓壓力、水路溫度和冷卻時間來做為分析此薄殼產品之射出參數。

1. 料溫：如圖 6.40 所示，參數中將數值設定為 300℃。

2. 射出速度、螺桿位置：如圖 6.41 所示，其中射速最高為 135mm/sec。

圖 6.40 料溫

3. 保壓時間、保壓壓力：如圖 6.42 所示，保壓時間設定為 6.5sec，而保壓 壓力設定為 120MPa。

4. 水路溫度：如圖 6.43 所示，固定側之水溫設定為 100℃，而活動側水路 為 90℃，此設定為防止熱集中活動側而造成翹曲值變大。

圖 6.42 保壓時間、保壓壓力

圖 6.43 水路溫度

5. 冷卻時間：如圖 6.44 所示，所設定之冷卻時間為 4.5sec，而相對變動之 cycle time 即為 11.59sec。

各模擬結果之分析情形：

1. 液料流動情形：圖 6.45 為液料在模穴內之流動情形和所需時間，由圖也 可看出此產品為飽模狀態，無短射情形發生。

圖 6.44 冷卻時間

圖 6.45 液料流動情形

2. 水路散熱效率：圖 6.46 為水路之散熱效率分析，而其散熱之效率是由顏 色之不同來表示水路散熱之差異性。

3. 體積收縮率：圖 6.47 為產品冷卻後之體積收縮率，由圖中產品所分佈之 顏色對照數值表，即可知道產品之體積收縮率之大小。

圖 6.46 水路散熱效率

圖 6.47 體積收縮率

4. 翹曲分析結果：

產品之翹曲公差範圍為±0.1mm，而此數直也同時為分析結果之總翹曲 值不可大於 0.1mm。如圖 6.48 為分析後之翹曲值結果。

而圖中成形品之翹曲偏移位置雜亂不一，為總位移放大 100 倍之偏移 情形，而實際分析結果，其翹曲值為0.09181mm，在規範之公差範圍±0.1mm 範圍內，固此產品之模擬結果為可接受之模擬結果，而 cycle time 為

11.59sec，固定此 cycle time 為生產效率所需之時間。

圖 6.48 翹曲分析結果 Warp = 0.09181mm

保壓壓力對於翹曲、偏位的影響：

由高倍數光碟片之實驗結論中，也了解到其實保壓壓力的大小，保壓 的壓力太大，則產品之翹曲會呈現過飽和而膨脹的情形，而如果保壓壓力 太小，則產品之翹曲會呈現液料不足而收縮的現象。所以，在薄殼產品裡，

也同樣針對保壓壓力對於翹曲值和產品偏位量做分析。

在本論文之實驗中，我們設定了五組之保壓壓力，而其他之射出參數 如同上述之參數數值，如表 6.11，而經由模流軟體分析後之結果，也在表 6.11 裡面，而從圖 6.49 中也可發現到，在保壓壓力為 120MPa 時，翹曲值 為最小值 0.09181mm，而將保壓壓力降低其壓力值，產品偏位呈現收縮現 象，而翹曲值也變大，而反之將保壓壓力增加其壓力值，產品偏位呈現過 飽和而膨脹的情形。

組別 保壓壓力(MPa) 偏位現象 翹曲值(mm)

1

2

3

4

5

表 6.11 保壓壓力實驗分析翹曲值之結果表

1. P = 80 MPa 2. P = 100 MPa

3. P = 120 MPa

4. P = 140 MPa 5. P = 160 MPa

收縮現象，warp= 0.2576mm 收縮現象，warp= 0.1212mm

微彎曲現象，warp= 0.09181mm

膨脹現象，warp= 0.1031mm 膨脹現象，warp= 0.2049mm

圖 6.49 保壓壓力對於翹曲偏位之分析結果圖

七、結論與未來預定目標