I-Shou University Institutional Repository:Item 987654321/18009

義守大學

機械與自動化工程學系

碩 士 論 文

一 種 門 把 手 壓 鑄 模 具 之 模 流 數

值 分 析

Numerical Mold Flow Analysis for a

Door-Handle Die-Casting Mold

研

究

生 ： 何 承 恩

指 導 教 授 ： 陳 建 霖 博 士

一 種 門 把 手 壓 鑄 模 具 之 模 流 數

值 分 析

Numerical Mold Flow Analysis for a

Door-Handle Die-Casting Mold

研 究 生

： 何 承 恩

Student：Cheng-En Ho

指 導 教 授 ： 陳 建 霖

Advisor：Jiann-Lin Chen

義 守 大 學

機 械 與 自 動 化 工 程 學 系

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Department of Mechanical and Automation

Engineering

I-Shou University

in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Master degree

in

Mechanical and Automation Engineering

January, 2015

一 種 門 把 手 壓 鑄 模 具 之 模 流 數

值 分 析

摘要

模具開發是壓鑄行業裡的基礎，因此壓鑄件品質提升的源頭不外乎

是優良的模具，而應用電腦輔助設計與分析於模具開發則是最有效率的

做法。本研究使用模流分析軟體，並結合壓鑄模具的設計實務，探討一

種門用把手之壓鑄模具設計的優化條件。本文完成 3D 實體建模後匯入

模流軟體模擬分析，並應用模流分析軟體分析模具流道及流向，確立溢

料井、排氣道位置，同時依造 PQ² 圖求算出適合的澆口大小。本文探討

關於把手壓鑄件的充填入料方式共有兩種；由數值模擬與實驗驗證得知，

側邊入料得到的把手鑄件品質較尾端入料佳，因此最後以側邊入料方式

配合溢料井進行改良設計，並用此技術於把手的量產，如此可以提高此

產品的生產良率。

關鍵字:門把手、壓鑄模具、模流分析

Numerical Mold Flow Analysis for a

Door-Handle Die-Casting Process

Abstract

Mold research and development is the basic for die-casting industry,

therefore the well-designed mold is the key to a successful product. A very

efficient way to develop a mold is the application of computer aided design

and analysis. This study aims to exploit the better design process on the

mold for a door handle by combing a mold-flow numerical software and

practical design experiences in die casting mold. After completing 3D solid

modeling, the mesh is imported into mold-flow software for numerical

simulation. The mold runner and flow pattern are analyzed, locations for

overflow well and air vent are determined, and the size for gates is

calculated by PQ

2

. In this thesis, two types of injection way for handle die

casting are studied. By numerical simulation and experimental validation,

we found that the quality of the casting product by side injection is better

than that by rear injection. Finally, we show the design improvement for the

case of side-injection type. It is expected that the yield rate for door-handle

casting by side injection type will be higher.

致謝

本論文得以順利完成最主要是感謝我的指導教授， 陳建霖老師在

論文的研究期間不遺餘力的細心指導及奔波，無論在學業上及做人處事

道理都受益良多，在此至上最深的敬意。同時感謝口試委員 張簡才萬

教授、 張新益總經理在口試時給予指導與慷慨提供寶貴意見，使得本

論文可以更加完美。

此外，亦感謝資勇企業股份有限公司 林玉水董事長、 林穎良副總

經理、 徐惠容經理、 林慶祥經理、 黃菘暉副理、 顏志峰副理、 王

朝正顧問等人及其他幫助過我的同事不留餘力協助，並且在論文撰寫過

程中提供完善的資料與意見，不論在課業上或人生方向都給予相當大的

協助及鼓勵，特此感謝。

最後要感謝我的父親多年的照顧及細心的栽培，奶奶與姑姑、二姑、

姐姐、哥哥等所有親人的愛心及鼓勵，讓我可以無後顧之憂的完成碩士

學歷，在僅以本文獻給獻於您們與我已故的母親。

總目錄

摘要 ... I Abstract ... II 致謝 ... III 總目錄 ... IV 圖目錄 ... VI 表目錄 ... VIII 符號說明 ... IX 第一章 緒論 ... 1 1.1 前言 ... 1 1.2 研究動機 ... 4 1.3 研究目標 ... 5 第二章 壓鑄機台介紹 ... 7 2.1 壓鑄概論 ... 7 2.1.1 壓力鑄造特性 ... 7 2.1.2 冷式壓鑄機台 ... 8 2.1.3 熱式壓鑄機 ... 9 2.1.4 冷、熱式壓鑄機台比較 ... 10 2.2 鎖模結構 ... 10 2.3 實驗機台 ... 11 第三章 模具設計理論 ... 14 3.1 選擇適當的壓鑄機台及參數設定 ... 14 3.2 壓鑄條件 ... 15 3.2.1 決定充填時間 ... 15 3.2.2 決定充填速度 ... 17 3.3 PQ2圖 ... 18 3.3.1 PQ2 圖的意義 ... 18 3.3.2 澆口壓力曲線圖 ... 18 3.3.3 壓力供給曲線 ... 21 3.3.4 P-Q2圖 ... 25 3.4 錐形流道系統設計 ... 26 3.5 入料口設計 ... 28 3.5.1 澆口面積 ... 28 3.5.2 澆口厚度 ... 29 3.5.3 澆口與鑄件的結合方式 ... 29

3.6 溢料井與逃氣道設計 ... 31 3.6.1 溢料井位置之決定 ... 32 第四章 模流分析之設備 ... 34 4.1 模流分析軟體 ... 34 4.2 電腦軟硬體設備 ... 35 4.3 鑄件分析方法 ... 36 4.4 鑄件條件設定 ... 37 第五章 案例模擬與分析 ... 39 5.1 流道與鑄件 3D 建模 ... 39 5.2 數值分析 ... 42 5.3 分析結果 ... 43 5.4 分析總結 ... 46 5.4.1 尾端入料充填方式 ... 46 5.4.2 側邊入料充填方式 ... 47 5.5 模具實作 ... 47 5.6 實驗過程 ... 49 5.7 實驗結果 ... 50 第六章 結論與未來展望 ... 52 6.1 結論 ... 52 6.2 未來展望 ... 53 參考文獻 ... 54

圖目錄

圖 2-1 冷式壓鑄機台與熱式壓鑄機台的區別圖[12] ... 8 圖 2-2 水平柱塞式冷室壓鑄機的動作原理[13] ... 9 圖 2-3 柱塞推動式熱室壓鑄機之動作原理[14] ... 9 圖 2-4 熱式壓鑄機的鎖模機構 ... 11 圖 2-5 本實驗之標準型 150 噸壓鑄機台 ... 12 圖 2-6 設料測速器 ... 12 圖 2-7 可控制面板 ... 13 圖 3-2 P-Q2_{關係(壓力)曲線圖[15] ... 20} 圖 3-3 不同澆口面積時，式(3-4)的關係圖[15] ... 20 圖 3-4 壓鑄機的蓄壓器之供給壓力系統示意圖[15] ... 21 圖 3-6 P-Q2_{關係(供給壓力)曲線圖[15] ... 23} 圖 3-7 不同供給壓力時，式(3-7)的關係圖[15] ... 23 圖 3-9 機台高速閥切換變化圖[15] ... 24 圖 3-11 流動角與流道入口面積(Ain)/澆口面積(Ag)比值曲線圖[15] ... 26 圖 3-12 不同流道角對充填區域的影響圖[15] ... 27 圖 3-13 錐形流道高速噴出圖[15] ... 27 圖 3-14 緩衝器形狀[15] ... 28 圖 3-15 有緩衝器與沒有緩衝器時，熔湯流動的情形[15] ... 28 圖 3-16 側向充填圖[15] ... 30 圖 3-17 端部充填圖[15] ... 30 圖 3-18 對合充填圖[15] ... 30 圖 3-19 墊形充填圖[15] ... 31 圖 3-20 熔湯最後流到位置[15] ... 32 圖 3-21 模穴內易積留空氣之處[15] ... 32 圖 3-22 溢料井提供鑄件的頂出位置[15] ... 33 圖 3-23 溢流井可提供熱平衡[15] ... 33 圖 4-1 壓鑄用模具設計流程圖 ... 34 圖 4-2 FLOW-3D 之模流分析流程圖 ... 35 圖 4-3 實際把手案例之 3D 實體建模圖 ... 36 圖 4-4 分析 3D 把手案例之實體建模的重量估算(鋅合金密度約 0.7 kg/m3₎ ... 37 圖 5-1 尾端入料分析之暫態結果 ... 44 圖 5-2 側邊入料分析之暫態結果 ... 45 圖 5-5 尾端入料氧化膜缺陷追蹤圖 ... 46

圖 5-4 側邊入料氧化膜缺陷追蹤圖 ... 47 圖 5-5 按照分析結果預計修改方式示意圖 ... 48 圖 5-6 模具製作過程圖 ... 49 圖 5-7 實際案例之實驗機台的操作參數 ... 50 圖 5-8 模具架模圖 ... 50 圖 5-9 實驗過程與結果 ... 51

表目錄

表 2-1 冷熱式壓鑄機台比較表 ... 10 表 3-1 壓鑄合金的鑄造壓力(Mpa)參考值[15] ... 15 表 3-2 平均壁厚充填時間表[15] ... 16 表 3-3 表面光滑度充填時間表[15] ... 16 表 3-4 鑄件重量充填時間表[15] ... 17 表 3-5 平均澆口速度(鋅、鋁)[15] ... 17 表 3-6 流道、澆口所允許速度 (考慮模具壽命)[15] ... 18 表 3-7 鑄件表面光滑度與澆口速度之關係[15] ... 18 表 3-8 澆口厚度參考[15] ... 29 表 5-1 尾端充填方式 ... 40 表 5-2 側邊充填方式 ... 41 表 5-3 模具製作規範表 ... 48

符號說明

符號 代表意義 單位 T 所需鎖模力 kN A 鑄件投影面積 mm2 P1 鑄造壓力 Mpa V 澆口速度 m/s Cd 流量係數 P 壓力 Pa ρ 金屬密度 Q 流量 m3/hr Ag 澆口面積 mm P_A 蓄壓器所能提供的最大壓 力 Pa VP 柱塞速度 m2/s V_DRY 柱塞空射速度 m2/s A 料管截面積 mm2 Vg 通過澆口之鑄件總體積 mm2 Time 充填時間 s A1 內澆口總面積 mm2 A2 𝜋 4

灌嘴直徑

mm 2 V2 入口速度 m/s g 重力加速度 m/s2

第一章 緒論

1.1 前言

台灣模具產業自 1950 年代起，跟隨工業發展迅速而加速成長且技術日漸 成熟。一開始則是由於國內各項工業發展均處於萌芽階段，因此模具產業尚 未具體成型；然而隨著政局穩定，並在 1960 年政府頒佈影響日後工業發展極 大的「獎勵投資條例」施行，民間企業逐漸展現活力，帶動各項民生及技術 工業的成長。後為扶植產業加速工業發展，政府乃於民國 1963 年成立「金屬 工業發展中心」，協助民間業者開發技術、奠定發展基礎[1]。 在這個時期，民間也開始有專業模具廠之成立，模具製造及維修業者亦 逐年增加，主要項目則是集中在一般家電用品模具、鑄造用模具、木 模、玻 璃、陶瓷用模具及橡膠模具。直到 1982 年，有鑑於模具產業對國內工業發展 之重要性日益彰顯，政府乃將模具產業納入「策略性工業適用範圍」，大力 支持模具工業的發展，以配合相關產品之外銷策略，全力發展整體經濟。1980 年代間，為台灣傳統模具產業發展最為迅速且高度成長之時期，此時沖壓模 具與塑膠模具已隨著產業發展，成為模具工業兩大主流，而壓鑄及粉末冶金 用模具，也隨著汽車工業及縫衣機工業發展而漸趨普及。產業內主要產項為： 家電產品塑膠及沖壓模具、粉末冶金模具、壓鑄用模具及汽機 車零配件用沖 壓、塑膠模具[1]。 同一時期，政府亦公佈「工礦業或事業創立擴充獎勵標準」，全力協助 業界提升技術、擴充產能，共同創造出模具工業及相關產業輝煌之成果。1980 年代，由於模具產業每年以兩位數百分比高速成長，產值日益龐大，已成為 國內機械工業界主項產業，實有單獨分業之必要，因此，經濟部乃於 1990 年

增列「模具工業」業別，並列入重點獎勵發展範圍[1]。另外，根據金屬中心 的產業評析資料[2]，2012 模具產值達 45.9 億台幣，比 2011 年同期成長 21%。 另外，金屬中心做了國內近年來的模具現況調查[3]：國內模具業現況優 勢是相對於先進國家，人力成本較低、勞工素質良好；台灣現況的弱點是技 術來源欠缺、CAD/CAM 應用範圍有限、製造業人口消失、國內工業教育體 系無法提供人才、產業市場同業互相殺價競爭而無法維持合理利潤。然而台 灣的模具業仍然有其機會，此包括新興國家的模具需求、政府政策面有利於 模具業發展、國內大企業逐漸積極從事研發工作。而台灣相對的風險威脅則 有下游製造產業外移、中小企業營運資金融通不易、相對於東南亞國家人力 成本偏高。另外，金屬中心亦針對模具業做一番調查，調查結果顯示台灣模 具業設計製造技術來源主要是自行研究發展(圖 1-1)，產學合作等比例很低； 而模具業在 CAD/CAM 的應用上是以零組件最多(圖 1-2)，利用本研究的模流 分析於開發研究的比例不高；圖 1-3 則顯示台灣模具業解決生產問題之方式 是自行解決或買花錢購買新設備為主。 然而現今之 2010 年代，在產品應用模具的技術方面而言，產品日益輕薄 短小且多樣，壽命期間縮短，有些產品的精度也提高許多；在模具的應用市 場上而言，中國世界工廠的崛起，台灣市場的狹小且人力與土地成本相對高 的因素下，對於模具產業是否能繼續掌握製造業的關鍵地位，是從事機械領 域之產官學者應該要面對的嚴肅課題。因此，在國內模具產業的永續發展上， 應盡快以追求品質提升的質化發展，取代過去看產值數據高低的值化發展思 維。

圖 1-1 台灣模具業設計製造技術來源統計[3]

圖 1-3 台灣模具業解決生產問題之方式統計[3]

1.2 研究動機

作者從民國 97 年正式進入鋅合金壓鑄廠就業，現在所服務的公司專司壓 鑄合金製造的模具設計，本研究的案例主角即是公司的產品，把手。門及把 手之操作為日常生活中最常面臨之問題，然而由於國情的不同，把手在歐美 國家的置換率相當高[4]，且考慮人因工程的設計下[5]，把手的設計與製造已 成作者服務公司的主力產品。作者一開始從模具保養到維修經歷 4 年時間， 期間一直在培養對模具的熟悉度及其原理，發現在模具開發階段開人員總是 像瞎子摸象一樣，一直無法有一個準確的開模依據，縱使有些原理上面的計 算可以得到所謂的結果，但也需要模擬軟體來了解澆鑄過程的溫度與金屬液 流動的狀況，整個設計才能達到省時省力的最佳化過程[6,7]。作者認為整付 模具的命脈在於流道設計，一個好的流道設計可以使鑄件原本該有的缺陷得 以消除，使壓鑄機台快速鑄造也不會有溫度過熱的情形，因此一付模具要完

美的呈現就不單單只靠精度及構造強度，還必須有良好的流道設計。近幾年 電腦輔助設計與分析的工作比重越來越高，其軟硬體也越來越普及，因此在 模具設計上也可以應用，並有效的突破以往的困境。

雖然模流分析的數值方法有多種[8, 9]，本研究採用使用較普遍的

FLOW-3D 來執行電腦輔助設計與分析；此模流分析軟體是 1980 年由 Dr. C.W. Hirt 創立的 Flow Science 所開發[10]，目標在於提供一套計算精準的 CFD（計 算流體力學）軟體，而其特有的 VOF（Volume of Fluid）計算技術，能夠提 供極為真實且詳盡的自由液面（Free surface）流場資訊，在產品開發上可作 為非常重要且可靠的參考依據[11]。此軟體是以單一網格或使用多重網格技術 (Multi-Block Meshing)來執行分析 3D 熱流場，可以大幅節省 CAE 操作人員的 手動網格修補與圖形整理時間。實務上，我們利用模流分析軟體將壓鑄原料 的材質、機台特性及參數輸入以後，再將鑄件 3D 圖檔轉換成 STL 數據檔並 轉成網格，最後模流分析軟體會依照我們所繪製的流道設計，模擬出合金在 模穴內流動的情形，並將其轉換成動畫檔以便查看。最後再依據模流分析軟 體所提供的合金流動情形判定，溢料井、逃氣道該如何擺設，若合金在模穴 內的流動不如我們預想的情形，則可再重新繪畫流道設計再重新模擬。本研 究的動機即是在模具開發前期即得到預知壓鑄件的結果，適時修正壓鑄實驗 時的參數，則可降低開發本及節省開發時間。

1.3 研究目標

本研究內容應用鋅合金鑄件模流分析軟體模擬分析，並將實際壓鑄模具 製造出來，以便判別模流分析軟體應用在鋅合金壓鑄上的實際準確率，並且 計算相同鑄件不同流道的差異性，以了解軟體的參數特性。在目前台灣傳統 產業競爭激烈的情形下，若無法將新產品(鑄件)的開發時間縮短，則可能造成 訂單轉移的威脅；本研究預期可完整的呈現軟體應用於鋅合金壓鑄的能力，

並且藉由軟體的分析系統來減短試模次數，最後展現運用此技術於降低開發 時程，及開發出具有壓鑄把手鑄件的優越模具。

本論文結構共分為 6 個章節，分別為緒論、壓鑄機台介紹、模具設計原理、模 流分析之設備、案例模擬與分析、結果與未來展望共 6 大章節。

第二章 壓鑄機台介紹

2.1 壓鑄概論

一般而言壓鑄是指將金屬熔解後利用高壓將其注入模具內部成形的一種 工藝技術，目前市場上普遍可見的壓鑄金屬材料多屬鋁、錫、鋅、镁、鉛、 銅的合金居多。將熔融合金在高壓、高速條件下充型，並在高壓下冷卻凝固 成型的一種精密鑄造方法，簡稱壓鑄，其最終產品是壓鑄件。而目前壓鑄設 備與模具的成本高昂，所以鑄件多屬大量生產之產品為主，而壓鑄後的產品 大多還是需要後處理(如:沖壓、鑽孔、攻牙等)及表面處理(電鍍、烤漆)。 2.1.1 壓力鑄造特性 一般壓力鑄造機台大致上分為兩大類別，分別為冷式壓鑄機台與熱式壓鑄 機台，如圖 2-1 是冷式壓鑄機台與熱式壓鑄機台的區別示意圖。經由壓鑄機 台之壓力鑄造特性如下： 1. 高速充填：通常澆口速度達 30~60m/s 之間. 2. 充填時間很短：中小型件通常為 0.02~0.2s 之間. 3. 高壓充填：熱室機壓力通常為 70~350kg/cm2。 4. 熔湯的冷卻速度快

圖 2-1 冷式壓鑄機台與熱式壓鑄機台的區別圖[12] 2.1.2 冷式壓鑄機台 圖 2-2 為常用銅、鋁或鎂合金作為原料的水平柱塞式冷室壓鑄機的動作原 理圖。圖中之金屬合金在輔助爐中加熱，以機械手臂將它杓到模子旁邊的柱 塞孔內，再以液壓機構壓入模子，待金屬凝固後，滑塊退開，模具打開，頂 出鑄件[13]。

圖 2-2 水平柱塞式冷室壓鑄機的動作原理[13] 2.1.3 熱式壓鑄機 圖 2-3 則是柱塞推動式熱室壓鑄機的作動原理示意圖。由圖中可以看到鵝 頸形容器完全浸在熔化的金屬中，當鍋爐裝滿金屬後，由提升機構提升到壓 鑄位置，再由柱塞向下施壓將金屬迅速壓入模穴中，直到凝固完成，然後在 將鵝頸形容器下降，模具打開，取出滑塊，頂出鑄件。此壓鑄方式常用於鋅、 錫、鉛等低熔點的合金[13]。 圖 2-3 柱塞推動式熱室壓鑄機之動作原理[14]

2.1.4 冷、熱式壓鑄機台比較 經由 2.1.2 與 2.1.3 的討論後，我們表列出下列冷、熱式壓鑄機台之特性比較 表: 表 2-1 冷熱式壓鑄機台比較表 冷式壓鑄機台 熱式壓鑄機台 說明 壓力 較大 較小 一般而言，冷式壓鑄機 台鑄造壓力比熱式壓鑄 機台還大。 原料 鋁合金為主軸 鋅合金為主軸 通常而言，冷式壓鑄機 台以鋁合金為主軸，而 熱式壓鑄機台則是以鋅 合金。 機台噸數 250T 以上 250T 以下 機台噸數也因壓力大小 而有所區分，這邊所指 的 250T 以上(或以下)是 指一般市面上販售機台 為例，特殊規格則不在 此限。 優點 鑄造壓力大、機 台壽命長 機台空氣殘留量 少、原料溫度保 持較佳

2.2 鎖模結構

由於使用極大的壓力將金屬熔料射入模腔內，所以需要更大噸數的力量 來保持模面的閉合。這種支持力是以車柱、車壁、曲肘所組成的機械構造來 達成，圖 2-4 是熱式壓鑄機的鎖模機構。藉由關模油壓缸將曲肘連桿推直產 生高關模力，並且迅速的達成開關模具的動作。鎖模機構的構成並不單只是

達成鎖模力的保持，還要能迅速的開關模具，這樣才能達到壓鑄過程所要求 的生產效率。 圖 2-4 熱式壓鑄機的鎖模機構

2.3 實驗機台

本實驗機台為標準型興行 150 噸熱式壓鑄機，如圖 2-5 所示，機台使用年 限為 1 年，為配合模流分析軟體模擬後之數據分析，機台可調整設定的參數 必須比傳統壓鑄機台的參數多，因此此機台為配合模流分析軟體的分析特別 加裝圖 2-6 設料測速器，以及圖 2-7 之可控式面板

。

圖 2-5 本實驗之標準型 150 噸壓鑄機台 圖 2-6 設料測速器

射料測速器

1. 標示位置為射料測速器實 際配置在氮氣加壓瓶上的 位置 2. .安裝位置於射料油缸固定 螺絲上

第三章 模具設計理論

參照一般模具設計理論，原則上共分為三大類的設計[15]，分別為： 1.選擇適當的壓鑄機台及參數設定。 2.澆流道系統設計。 3.溢料井系統設計。

3.1 選擇適當的壓鑄機台及參數設定

在設計模具的一些尺寸時必須要配合壓鑄機的各項參數及結構，而澆道 系統是否能達到原始設計時所希望的結果，也要取決壓鑄機的能力而定。因 此在模具方案設計的第一步就是選擇適當壓鑄機。通常會先以鎖模力的大小 來決定壓鑄機。而鎖模力的計算公式如下： (1) 鎖模力計算式:

T ≥ (1.3A P

₁

)/1000

(3-1) 其中 T 是所需鎖模力(kN)；A 是鑄件投影面積(mm2 )；1.3 是鑄件投影面積加 上射口、流道、溢料井的全部投影面積概算比率(即 1.3A 為鑄件全投影面積)； P1是鑄造壓力(可參考表 3-1 的壓鑄合金的鑄造壓力(Mpa)參考值)。另外，1.3 是指鑄件的概算比率，若有辦法取得全鑄件的實際投影面積則不用乘上 1.3。

表 3-1 壓鑄合金的鑄造壓力(Mpa)參考值[15] 鋁合金鑄造壓力 鑄造壓力(Kg/cm²) 鑄件品質要求 500~600 僅要求外觀品質 ， 例如:手工具、馬達零件 600~800 要求無砂孔鑄件，例如:汽機車等 零件 800~1000 要求無洩漏鑄件，例如:閥類油壓 零件 鋅合金鑄造壓力 鑄造壓力(Kg/cm²) 鑄件品質要求 100~200 小型簡單壓鑄件 200~300 一般壓鑄件 300~400 大型複雜壓鑄件

3.2 壓鑄條件

3.2.1 決定充填時間 壓鑄時，模具的充填時間的選擇可以依照物件的平均壁厚，或是鑄件表 面光滑度，或是鑄件的重量來選擇。其時間可參照下列各表作為參數依據 [15]。

表 3-2 平均壁厚充填時間表[15] 鋁合金 鋅合金 平均壁厚(mm) 充填時間(sec) 平均壁厚(mm) 充填時間(sec) 1.5 0.01~0.03 0.764 0.002 1.8 0.02~0.04 1.27 0.007 2.0 0.02~0.06 1.574 0.010 2.3 0.03~0.07 1.905 0.015 2.5 0.04~0.09 2.286 0.022 3.0 0.05~0.10 2.540 0.027 3.8 0.05~0.12 2.790 0.033 5.0 0.06~0.20 3.175 0.048 6.4 0.08~0.30 3.810 0.061 4.572 0.088 5.080 0.109 5.350 0.170 表 3-3 表面光滑度充填時間表[15] 鋅、鋁合金 鑄件表面光滑 好 中 普通 充填時間(sec) 0.010 0.020 0.030

表 3-4 鑄件重量充填時間表[15] 鋁製品重量(g) 充填時間(sec) 500 以下 0.03~0.04 500~800 0.04~0.06 800~1500 0.06~0.08 1500 以上 0.10 以上 3.2.2 決定充填速度 壓鑄時，澆口速度可依鑄件平均壁厚、模具壽命，及鑄件表面光滑度來 決定，設計時可參考下列各表來決定 [15]： 表 3-5 平均澆口速度(鋅、鋁)[15] 平均壁厚(mm) 澆口速度(m/s) 鋁合金一般澆口速度: 40m/sec 0.8 46~55 1.3~1.5 43~52 1.9~2.3 40~49 2.5~2.8 37~46 2.9~3.8 34~43 鋅合金一般澆口速度: 45-50m/sec 3.9~4.5 31~40 4.6~5.1 28~35 6.4 25~32

表 3-6 流道、澆口所允許速度 (考慮模具壽命)[15]

合金材料 流道(runner)流速 澆口(gate)流速

最小 Min 最大 Max 最小 Min 最大 Max

Al 10(33) 25(80) 25(80) 40(130) Zn 20(66) 35(115) 35(115) 60(195) Cu 25(80) 40(130) 35(115) 60(165) 速度單位:公制 m/s，( )內為英制 ft/sec 表 3-7 鑄件表面光滑度與澆口速度之關係[15] 鋅、鋁合金 鑄件表面光滑度 好 中 普通

澆口速度 40m/s(130ft/sec) 35m/s(115ft/sec) 30m/s(100ft/sec)

3.3 PQ

2

圖

3.3.1

PQ

2 圖的意義 在壓鑄程序中，PQ2_{圖的作用是幫助設計者可以找出壓鑄機台的最佳操作} 參數，P 代表壓力，Q 代表流率，它幫助設計者了解壓鑄在高速射出階段的 操作情形。我們希望熔湯在澆口處以高速射出，但熔湯是否能以我們所希望 的速度射出，此關係到要達到此速度所需要的澆口壓力，及壓鑄機供壓系統 是否可以供給足夠的壓力。PQ2_{圖就是用來預測壓鑄機所提供的壓力是否足夠，} 進而預測澆口速度是否可達到我們的要求[15]。 3.3.2 澆口

壓力曲線圖

我們由流體力學可以得到下面這個式子：

V = Cd√2𝑔_ρ × p

(3-2) 其中 V 是澆口速度；Cd 是流量係數，代表有能量損失與無能量損失的速度比 值，通常對鎂、鋁其值約為 0.5，對鋅其值約為 0.6；P 是壓力；ρ 是金屬液密 度;g 是重力加速度。 由於 Q = V × Ag (3-3) 其中 Q 是流率；V 是澆口速度；Ag 是澆口面積。 我們將(3-3)式代入(3-2)式，然後整理一下，可得到 P＝ρQ2_/2Ag2_Cd2 _(3-4) 對於一個固定的澆口面積，把式(3-4)畫在一個以壓力 P 為縱軸，Q 為橫軸的 座標平面，我們可以得到下面的圖 3-1 PQ 關係(壓力)曲線圖[15]。 圖 3-1 P-Q 關係(壓力)曲線圖[15] 為了使用方便，通常把橫座標由 Q 變成 Q2_{，如此壓力需求曲線就會變成} 一條直線，如圖 3-2 所示之 PQ2_{關係(壓力)曲線圖[15]。}

P

Q

圖 3-2 P-Q2_{關係(壓力)曲線圖[15]} 而不同的澆口面積，就可畫出不同的直線，如下圖所示，澆口面積愈大，直 線斜率愈小，愈偏向右下方(圖 3-3 為式(3-4)的關係圖)[15]。

圖 3-3 不同澆口面積時，式(3-4)的關係圖[15]

Q

2

P

P

Q

2

澆口面積小

澆口面積大

3.3.3

壓力供給曲線

由式(1)可知，我們要得到 V 的速度，必須供給 P 之供給壓力，而這個供 給壓力來源就是壓鑄機的蓄壓器，如圖 3-4 所示。但蓄壓器的供給壓力並非 就等於澆口壓力 P，它們會有下列的關係[15]： P₁ = P_A(1 − VP2 V_DRY2 ) (3-5) 其中 P1是料管中的有效壓力；PA是蓄壓器所能提供的最大壓力；VP是柱塞速 度，也等於料管中的金屬液速度；VDRY是柱塞空射速度，代表此壓鑄機克服 內部阻力後所表現出來的射出能力。 另外，當 V_P=0 時 P₁ = P_A；當 VP= VDRY時，P1 = 0；而因 PA=P1A1-P2A2， 當 P2很小時，可設 PA=P1A1。各壓力關係如圖 3-4 供給壓力系統示意圖所表 示。 圖 3-4 壓鑄機的蓄壓器之供給壓力系統示意圖[15] PA P1 A1 P2 A2 P A

又由於 Q = V × A (3-6) 其中 Q 是流率；V 是澆口速度；A 是料管截面積 將式(3-5)與(3-6)代入式(3-4) ，我們得到 P = A1 A PA(1 − Q2 A2_V DRY 2 ) (3-7) 把式(3-7)畫在一個以壓力 P 為縱軸，Q 為橫軸的座標平面，我們可以得到圖 3-5 之 P-Q 關係(供給壓力)曲線圖[15]。

Q

P

圖 3-5 P-Q 關係(供給壓力)曲線圖[15] 同樣的，把橫座標由 Q 變成 Q2_{，如此壓力供給曲線就會變成一條直線，如下} 圖所示[15]。

Q

2

P

圖 3-6 P-Q2_{關係(供給壓力)曲線圖[15]} 當我們把蓄壓器的供給壓力加大時，最大壓力會變大，空射速度也會變 大，因此整條線會向右上方移動。反之，當我們把蓄壓器的供給壓力減小時， 整條線會向左下方移動，因此圖 3-7 為式(3-7)的關係圖。

Q

2

P

大 小 圖 3-7 不同供給壓力時，式(3-7)的關係圖[15]

當我們將料管直徑變大時，最大壓力會變小，但流率會變大，因此整條 線會以逆時針方向變動。當料管直徑變小時，其情形相反，整條線會順時針 方向變動。如圖3-8是料管直徑影響壓力之變化圖[15]。 Q2 P 小料管 大料管 圖3-8 料管直徑影響壓力之變化圖[15] 若我們調整壓鑄機高速閥時，則最大壓力不會改變，但空射速度會改變，其 變化如圖 3-9 之機台高速閥切換變化圖[15]。

Q

2

P

小閥開關 大閥開關

3.3.4

P-Q

2

圖

當我們把澆口壓力需求曲線和機台壓力供給曲線畫在一起時，這就是最 後應用於設計時操作機台所需的 P-Q2_{圖，如下 3-10 圖所示。而這兩條線的交} 點就代表在特定的模具和壓鑄機設定時，位於設計點之高速射出的狀況。而 我們也就可依此點的值，算出澆口速度與充填時間(如圖 3-10 P-Q2_圖所表 示)[15]。

Q

2

P

澆口速度=60m/s

小

澆口速度=30m/s

操作區域

充填時間

=0.06秒

圖 3-10 設計時操作機台所需的 P-Q2_圖[15] 最佳操作區域，澆口速度因該要界於:60m/s~30m/s 之間，充填時間不因該超 過 0.06s 以上，而在最佳操作區域內的設計，都是符合需求的。

3.4 錐形流道系統設計

錐形流道可用於長度較大的澆口，流道所佔的體積較小，錐形流道的特 性是藉著改變流道入口面積與澆口面積的比，可以控制流動角的大小。其關 係如圖 3-11 所表示[15]。

藉著控制流動角，便可控制充填模式，圖3-12是不同流道角對充填區域 的影響，使用錐形流道時，流道尾端的速度較大，如圖3-13表示。因此要注 意控制流道的截面積，使澆口速度均勻，並且在流道的尾端應該裝置緩衝器 (absorber)。圖3-14 緩衝器形狀。圖3-15是有緩衝器與沒有緩衝器時，熔湯流 動的情形[15]。 圖 3-12 不同流道角對充填區域的影響圖[15] 圖 3-13 錐形流道高速噴出圖[15]

圖 3-14 緩衝器形狀[15]

圖 3-15 有緩衝器與沒有緩衝器時，熔湯流動的情形[15]

3.5 入料口設計

3.5.1

澆口面積

Ag = 𝑉𝑔 𝑉∗𝑇𝑖𝑚𝑒 (3-8) 其中 Ag 是澆口面積(mm2)；Vg 是通過澆口之鑄件總體積(cm3)(成品體積+溢 流井體積)；V 是澆口速度(m/s)；Time 是充填時間(s)。 另外，澆口速度 Vg 與充填時間 T 之選擇可參考 3-2 決定壓鑄條件中的充填時 間。 3.5.2

澆口厚度

澆口厚度之決定可參考表 3-8，基本上澆口的厚度不要超過鑄件壁厚的一 半，以免去除流道旁的毛邊餘料時容易傷到鑄件[15]。 表 3-8 澆口厚度參考[15] 鋁鑄件壁厚(mm) 鋁鑄件重量(g) 澆口厚度(mm) 3~3.5 500 1.2~1.5 3.5~4 500~800 1.5~1.8 4~4.5 800~1500 1.8~2.2 4.5~5 1500 以上 2.2~2.6 3.5.3

澆口與鑄件的結合方式

澆口與鑄件的結合，有下列幾種方式： 1.側向充填：使熔湯進入模穴時有特定角度，如圖 3-16。 2.端部充填：使熔湯容易往上充填，適用於深槽壓鑄件，如圖 3-17。 3.對合充填：適合用於圓筒形壓鑄件，如圖 3-18。 4.墊形充填：適用於平板壓鑄件，及整緣容易要求之鑄件，如圖 3-19。

圖 3-16 側向充填圖[15]

圖 3-17 端部充填圖[15]

圖 3-19 墊形充填圖[15] 3.6 溢料井與逃氣道設計 溢料井設計相當重要，它的目的如下： 1)在使液流前進時，原先充滿於澆道及模穴之空氣及微量的雜物，可以充滯 於溢流井之內，減少鑄件內雜質。 2)與逃氣道配合，迅速引導出模穴內的氣體，增加逃氣效果。 3)控制充填模式，防止局部產生渦流捲入氣體。 4)調節模具個部份的溫度，改善模具熱平衡狀態，改變最後凝固縮孔位置， 及減少鑄件流紋、冷接紋等缺陷現象。 5)當鑄件中不能設頂出梢十，作為鑄件之頂出位置，避免鑄件頂出變形，或 在鑄件表面留有頂出梢痕跡。 6)增加可動模側之附著力，開模時鑄件可正確地保持在可動模上面。 7)對於真空壓鑄技術模具，溢流井常作為引出氣體的起始點。 8)溢流井可作為鑄件存放、運輸及加工時支撐點，吊掛、夾持或定位的附加 部分。

3.6.1 溢料井位置之決定 1)溢流井因設於熔湯最後流到位置，可吸收雜質與前端固化部分，改善鑄件 內部品質，如圖 3-20 表示[15]。 2)溢流井應設於模穴內易積留空氣之處，吸收捲入空氣的金屬液，配合逃氣 道，排出模穴內空氣，如圖 3-21 表示[15]。 3)溢流井可提供鑄件的頂出位置或夾持、定位的部分，如圖 3-22 表示[15]。 4)溢流井可提供模穴內需要熱平衡的位置，如圖 3-23 表示[15]。 圖 3-20 熔湯最後流到位置[15]

圖 3-22 溢料井提供鑄件的頂出位置[15]

第四章 模流分析之設備

4.1 模流分析軟體

FLOW-3D 之主要技術是 VOF(Volume of Fluid)方法[10]，此技術針對自由 液面(Free surface)的相關工程問題可以得到很好的模擬結果，常用於金屬壓鑄 與大地水利學等複雜問題。 1) 本研究利用 FLOW-3D 分析軟體模擬得知壓鑄過程熔融金屬液的流動 過程，並藉此可獲取最佳分模面、澆口位置、澆口面積與流道系統最佳 化，參考圖 4-1 之壓鑄用模具設計流程圖。 2) 使用 FLOW-3D 分析軟體時，我們用預設的拆模方式、澆口位置、澆口 面積與流道系統等資訊，配合使用 CAD 軟體繪製 3D 數值模型後，轉 成 STL 實體數據檔，再將此檔案套入模流分析軟體模擬壓鑄金屬液在 模穴內的流動過程，並且可快速的獲得鑄件缺陷位置，軟體分析程序圖 如圖 4-2 之 FLOW-3D 之模流分析流程圖所示。 圖 4-1 壓鑄用模具設計流程圖

圖 4-2 FLOW-3D 之模流分析流程圖

4.2 電腦軟硬體設備

1) 個人電腦

硬體設備：

CPU 是 Intel Pentium 雙核心處理器 T4400(1MB L2 快取記憶體，2.2 GHz， 800MHz 系統匯流排，35W)；RAM 是 4GB；HDD 是 500GB；顯示卡是 NVIDIA® GeForce® G105M；滑鼠；鍵盤

2) 本研究所用之軟體設備：

FLOW-3D 3.0 模流分析軟體；Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 實體建模；AutoCAD Mechanical 2014 之 CAD 軟體；Windos 7 視窗作業系統。

4.3 鑄件分析方法

本論文採用鋅合金門鎖平把手作為實際模流分析的案例，先用 CAD 軟體 進行實物 3D 建模後並以圖面繪製，進而針對圖面換算出物體重量再加以設計 模具，最後則是套入模流軟體計算分析出最佳化流道。圖 4-3 是此實際案例 的鋅合金把手之 3D 圖面，將 3D 圖面繪製而成後，利用軟體分析其物件之重 量估算如圖 4-4 所示。 圖 4-3 實際把手案例之 3D 實體建模圖

圖 4-4 分析 3D 把手案例之實體建模的重量估算(鋅合金密度約 0.7 kg/m3₎

4.4 鑄件條件設定

以下列出執行本研究案例的關鍵參數與相關設定，將參數數據都代入模擬 軟體，進而繪製成 3D 圖面，套入模流分析軟體後換算出最佳方式以便進行實 驗驗證： 1. 充填時間 本研究採用表 3-3 的表面光滑度來決定充填時間，但因鑄件的平均壁厚 不一致，因此採用表 3-3 一般表面品質作為本次實驗的依據，因此充填 時間約 0.02~0.03 sec 之間。 2. 充填速度 充填速度則是採用表 3-7 表面光滑度的參數做為依據。 鑄件的光滑度則是設定在好的等級，因此充填速度設定為 45m/s。

3. PQ2圖 在機台參數確定以後，PQ2_{圖則是用來驗證鑄件參數是否有在理想範圍} 內。 4. 流道設計 本研究之實驗測試的流道設計共有兩種方式，分別為 1.側向充填 2.頂 部充填，此兩方式分別套入模流分析軟體找出最佳充填模式。 5. 澆口設計 澆口面積是利用公式 3-8 帶入後算出澆口面積，然後依下列計算將澆口 的厚度寬度分別算出： Ag = _{𝑉∗𝑇𝑖𝑚𝑒}𝑉𝑔 ；Vg≒470 mm3；V=450m m/s；Time=0.03sec。 帶入公式後取得澆口面積 Ag=34.8 mm2_。

第五章 案例模擬與分析

5.1 流道與鑄件 3D 建模

本研究所分析的工件共有兩種充填方式的設計，分別列參數於表 5-1 之側 邊充填方式、表 5-2 之尾部充填方式，雖然兩者充填的方向不同，但流道設 計原理均屬於相同設計模式，此兩填充方式的優缺點分別在表中描述。一開 始在模具設計時並未將溢料井設計排入，是因希望在模流分析整理數據後， 模擬出原料流動方向，並確定何處為最後到達位置，隨後的實驗驗證再設置 溢料井，因此非一開始先預測原料流動方式時就猜測溢料井擺設的位置。

表 5-1 尾端充填方式 專案名稱 尾端充填方式 流道面積 34.8mm 入料口厚度 0.8mm 機台噸數 150T 射出時間 1.8/sec 冷卻時間 5.0/sec 柱塞大小 12/mm 離型劑噴灑位置 模具母模灌嘴位置 材料 ZDC-3 設計重點 尾端入料則是要測試若將入料口角度與物件的 斜角成一直線時，鋅原料在進入模腔後可以直線 到達物件的最尾端，缺點則是因為流道面積縮小 進而導致入料口厚度需增加，則可能造成入料口

表 5-2 側邊充填方式 專案名稱 側邊充填方式 流道面積 34.8mm 入料口厚度 0.8mm 機台噸數 150T 射出時間 1.8/sec 冷卻時間 5.0/sec 柱塞大小 12/mm 離型劑噴灑位置 模具母模灌嘴位置 材料 ZDC-3 設計重點 採用側邊入料主要是因物件的平均厚度不均 勻且形體也並非平穩方向，因此採取側邊入 料希望鋅原料再進入模腔後可以均勻給料至 把手的上下半部，缺點則是側邊入料的行程 較短容易造成誤鍵入料口沖蝕現象。

5.2 數值分析

按照表 5-1 與表 5-2 所述，將兩種入料概念設計方式，使用 CAD 軟體 PRO-E 繪製 3D 圖面後，轉存 STP 實體檔，並滙入軟體進行分析。模流模擬分析的 進行步驟如下： I. 專案建立 在 FLOW-3D 的每個分析專案都會指定固定的資料夾，即是分析完成後都可 以查出所有的分析結果。 II. 設定網格數量 FLOW-3D 的網格建立共有兩種模式:1.設定網格大小 2.直接設定網格數量上 限值，本實驗則是採取第 2 種方式直接給網格上限值來進行實驗，而給予的 網格數量則是會引響分析結果，網格數量太密造成演算過程緩慢，太疏則可 能造成數據不夠精準等問題。本實驗所給予的網格數量上限為 120 萬，程式 會自動以最接近 120 萬的數量進行建構網格。 III. 數值參數設定 1. 估算鑄件填滿時間

依公式估算時間，因為Volume = Gate_Area × Gate_Velocity × Time，故 鑄件總體積=內澆口面積×內澆口速度×成型時間 470=34.8mm *450mm*time；Time=0.03/sec 因此在設定上鑄件填滿時間設定為 0.03/sec 2. 重力方向 重力方向需要配合實際模具架在機台上的方向，因為實驗時為模具灌嘴在 下方，物件在上方的擺放方式，因此模擬時配合實驗設定，重力大小輸入 值是 9.8kg/m2_。

A₁V=A₂V₂(質量守恆定律)；A₁是內澆口總面積；V 是澆口速度 A₂是𝜋 4(灌嘴直徑) 2 ；V2是入口速度 故 34.8*45000=𝜋₄*122*V₂ 求得 V2是 1385.3 cm /sec 4. 成型金屬溫度 鋅合金的成型溫度約在 430°C，此模擬就設定為 430°C。 5. 開始分析 從上述的操作條件及設定完成後即可開始分析，而分析完成後可選擇輸出 結果(流體&氣體)。 6. 輸出格式 此模擬為驗證膜腔內鋅原料與空氣的實際狀況，因此在此輸出格式為氧化 膜缺陷追蹤(Defect tracking)。

5.3 分析結果

根據 FLOW-3D 軟體分析結果如圖 5-1 與 5-2 所示，在此呈列方式分為尾 端入料及側邊入料兩種暫態(unsteady state)結果顯示，而分析結果的圖層內越 偏藍色表示鑄件捲氣量越少，越偏紅色表示捲氣量越嚴重。圖 5-1 是 尾端入 料分析結果組合圖；圖 5-2 是側邊入料分析結果組合圖。

(A)Time=0.00701/sec

(B)Time=0.01200/sec

(C)Time=0.01700/sec

(D)Time=0.02200/sec

(E)Time=0.02700/sec

(F)Time=0.02860/sec

(A)Time=0.00720/sec

(B)Time=0.01200/sec

(C)Time=0.01680/sec

(D)Time=0.02080/sec

(E)Time=0.02320/sec

(F)Time=0.02458/sec

5.4 分析總結

5.4.1 尾端入料充填方式

尾端入料的設計方案最開始是期望原料在進入模穴後可以順利的平均充 填，並且將氧化膜及缺陷的原料趕往鑄件的最尾端，然而從圖 5-1 尾端入料 分析結果之(A)、(B)圖可看出，原料剛進入模穴內時因充填速度過快，原料在 一開始就已經開始充填尾端，從圖 5-1(C)、(D)時看出，尾端在此時間就已經 被充填完畢，甚至發生原料回流的現象，最後圖 5-1(E)、(F)顯示，熔湯充填 完畢後，我們發現與開始設計模具的概念不符，不但無法將氧化膜、缺陷順 利推至鑄件的尾端，甚至因為充填時，尾端先充填熔湯完畢後導致原料回流， 進而導致缺陷並分散在鑄件的各處。 圖 5-5 尾端入料氧化膜缺陷追蹤圖 看 得 出 鑄件 的缺 陷 以 平 均分 散在 各處。

5.4.2 側邊入料充填方式

由圖 5-2 側邊入料分析結果之(A)、(B)圖顯示，在熔湯原料剛進入膜腔時， 因入料口分成兩端而分散入料，而到了圖 5-2(C)、(D)圖的時間裡，膜腔內的 上下兩端，因為已經填充完畢而開始結合分散入料的位置，到了最後的圖 5-2(E)、(F)時已經結合完畢，並且順利將大部分的雜質與空氣推向鑄件的頭 端與尾端，而此入料充填的方式也是符合原先的概念設計。 圖 5-4 側邊入料氧化膜缺陷追蹤圖

5.5 模具實作

按照上述模擬分析結果，作者決定使用側邊入料充填方式進行模具開發， 並在把手的尾端加入溢料井，如圖 5-5 所示。本實驗模具委由台亞宏業進行 製模；表 5-3 是本模具之製作規範，圖 5-6 則顯示本模具之製造過程。 箭頭所標示的位置即 為 鑄 件 中 所 含 的 空 氣、雜質等不良因素， 但因位置均偏向把手 的前端、尾端因此可以 利用溢料井將其排出。

圖 5-5 按照分析結果預計修改方式示意圖 表 5-3 模具製作規範表 模具規範表 模具尺寸 400*450*350/mm 成品重量 ≒210g 模取數 一模一取 預估壽命 20 萬模次 冷卻方式 循環水路 模具材質 中碳鋼 耐熱鋼材質 SKD-61 製造天數 45 個工作天 因分析後，發 現 把 手 的 頂 端 及 尾 端 為 氧 化 膜 最 多 的地方，因此 在 箭 頭 的 兩 處 加 上 溢 料 井克服。

(A)耐熱鋼加工 (B)耐熱鋼熱處理 (C)合模 (D)完成 圖 5-6 模具製作過程圖

5.6 實驗過程

因此案換算出來的鎖模力要達 152Mpa 以上，因此本實驗選定的壓鑄機台 為興行 150 噸標準機台，而鑄造參數則是按照表 5-2 之鑄造條件來設定；圖 5-7 之面板顯示所進行的設定。在機台設定完成後開始進行如圖 5-8 之架模， 架模後則是開始進行鑄造。

圖 5-7 實際案例之實驗機台的操作參數 圖 5-8 模具架模圖

5.7 實驗結果

本次實驗共測試 50 模次，在模具溫度預熱至約 150°C 後開始進行試模， 實驗過程與結果如圖 5-9 所示。由圖 5-9(A)、(B)可見，在第一模次模溫及原 料溫度都尚未達作業溫度時，鑄件的前端與尾端還是有氧化膜的產生，但在

模次鑄件已完成呈現模擬分析所預測的成果，如圖 5-9(E)所示，並且已經達 到品質要求及實驗目的。 (A)預熱後第一模次 (B)第一模次頂端位置 (C)第 15 模次頂端位置 (D)第 15 模次的整體外觀 ( E)第 30 模次的整體外觀 圖 5-9 實驗過程與結果

第六章 結論與未來展望

6.1 結論

本研究的實驗參數除了使用文獻中的參考資料外，部分參數則是透過現場 操作師傅的經驗來進行設定。本研究主要是透過電腦輔助設計與分析，模擬 獲得壓鑄用模具之流道設計方向，並可驗證機台設定的準確性；整個電腦輔 助開發過程中，可完整的得知鑄件缺陷位置，並改良設計來提高壓鑄件的良 率，因此可提高客戶對公司的技術信心。本研究之模流分析與實驗可得以下 結論： 1. 以往開發模具靠的是製模師傅及現場操作師傅的經驗傳承，並且依據所謂 的“經驗”來支撐整個技術的層面，但是透過數值分析則可將所謂的“經驗” 化成數字以便紀錄，也可將所有的操作過程化成標準化執行，以降低人為 疏失。 2. 模具設計可以先透過模流軟體來進行模擬分析，模擬的項目包含流道、澆 口、溢料井、機台參數、冷卻系統等可變動的參數，完成模擬分析後，可 改良模具的設計，並可降低試模次數及時間，因而能有效的增加開發效 率。 3. 本文探討關於把手壓鑄件的充填入料方式共有兩種，數值模擬與實驗驗證 得知，側邊入料得到的把手鑄件品質較尾端入料佳，因此以側邊入料方式 配合溢料井的改良設計，用於此把手的量產可以提高產品之良率。 4. 整理建構整個開發流程後，可將產品設計模組化，譬如將流道系統設定為 固定的幾種模式，溢料井形狀、大小，灌嘴大小等都可列入紀錄，日後開 發形同類似產品時便可直接套入，以縮短畫圖人員的時間縮短前置時間。

6.2 未來展望

本研究只針對鋅合金與兩種充填入料方式進行模擬分析，未來可將本研 究方法推廣應用至其他合金的模具；另外，不同充填入料方式對把手壓鑄件 的研究，以及其它如模具預熱溫度、澆口大小，溢料井等關鍵參數的影響， 相信都是提高產品良率與品質值得面對探討的未來方向。

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