产品设计及模流分析之手机上壳分析组别第五组班级四自控四乙组长.doc

產品設計及模流分析之手機上殼分析 組別：第五組 班級：四自控四乙 組長：王文廷 組員：李孟駿 蘇育賢 指導老師： 劉佳營 老師 一、前言 　　討論不同的澆道設計在成型時的影響；以及同澆道不同種材料的影響，例如充填時間、射出壓力、冷卻時間與翹曲變形等，以上影響都是成品優劣的因素，如何有效縮短時間週期，即可提高生產的效率。 　　但除了提高生產效率，也必須確保成品的品質，這與產品的成型條件有相對關係。因此，本專案以兩種不同設計的澆道，依成型條件相同的情況下，才可比較兩設計的差異性。經分析後找出適合的澆道設計，做為設計之參考。 　　為了要使數據更有明確性，我們決定再取用不同種材料相互分析，藉此找出對澆道設計而言最適合的材料，再往後材料選取上可以作為選擇的依據。 二、研究方法 2.1 研究流程 　　利用Solidworks作為繪圖軟體建立成品幾何模型，並儲存成stl檔匯出，再將其圖檔匯入Moldex3D Designer進行澆口與澆道設計、網格建構、冷卻水路配置，最後將完成的檔案匯入Moldex3D進行模流分析，並進行結果判讀。 2.2 產品資料 本模型為手機上殼，利用Solidworks繪圖軟體所繪製，如圖1。產品規格如下: ? 產品長度：70mm ? 產品寬度：5mm ? 產品高度：141mm 總體積：6.44c.c. 2.3 網格建構 　　在開始進行模流分析前，本專案使用Moldex3D designer進行網格處理，此軟體除了能選擇網格的規模，也能進行澆道與冷卻水路的配置，如圖2。 2.4 澆口與澆道的設計 　　本研究主要是探討不同澆道設計對各種分析之影響，設計兩種澆道分別為直接澆道與潛伏式澆道，直接澆道與潛伏式澆道屬性皆設為冷澆道，尺寸為ψ6~9mm，如圖3~4；澆口屬性為冷澆口，型式選擇為針點澆口，進澆位置則選擇於上殼背面中間位置進澆，尺寸為3mm，如圖5~6。 2.5 冷卻水路設計 　　為了讓水路快速的帶走模具內的溫度，使模穴溫度均勻分布，降低成品變形量，並減少冷卻時間，冷卻水路的配置極為重要，本專案水路配置為獨立水路，並設置於模具的前後方，水路左右距離模具為30mm，水路上下之??距離為25mm，兩端各配置6道水路，水路直徑設計分別為5mm與8mm，如圖7~8。 2.6 材料選擇 本專案使用的塑膠材料型號為PC+ABS_KOBLENDPCA53，選擇此塑料的原因是業界多用這塑料做為機殼的原料，所以本專案選擇此塑料來做模流分析。產品是否充填完善或是品質優劣由下列的性質來作判斷，如:黏度、比容、比熱、熱傳導係數的影響。如圖之材料性質表，如圖9~12。 2.7 材料選擇2 本專案使用的第二種塑膠材料型號為ABS_SINKRALB532E，選擇此塑料的原因是想比較單ABS的分析結果是否比PC+ABS的混合結果好。如圖之材料性質表，如圖13~14。 2.8 成型條件 　　本專案最大射壓為220MPa，充填時間為0.8s，保壓時間為5s，塑料溫度為210℃，模具溫度為60℃，冷卻時間為20s。成型條件設定，如圖15。 三、結果與討論 3.1 進澆方式的不同 　　分析完之後，在射出壓力的部分，直接式約為86MPa，潛伏式約為140MPa。因為澆道的長短不同，所以潛伏式的需要比一般射出還需要更多的壓力，如圖16~18。 　　以進澆方式的因素來觀察射壓，從壓力曲線比較圖來看，同樣的射壓86MPa比對發現原始設計比變更設計流道的時間長。所以，進澆方式對於流動還是有相對影響；但以整體的充填溫度而言，從充填動畫來看，變更設計比原始設計時間多了0.2s，如圖19。 　　從充填溫度結果中，原始設計與變更設計的塑料溫度，都比初始溫度上升了15℃。而變更設計比原始設計的初始溫度低，可以減少溫度上升的時間，如圖20。 　　從保壓溫度結果中，原始設計的溫度區域集中在圓角區域；變更設計的溫度區域集中在澆道內，經分析後所得原因，是因為澆道過長，導致塑料冷卻時間加長，如圖25~26。 產品經冷卻後，如圖29，兩澆道的翹曲變形量，變更設計各方向的翹曲變形量，都比原設計來的小，如圖31。 3.2 材料的不同 在射出壓力的部分，原始材料約為86MPa，變更材料約為65MPa。因為變更材料黏度較低，所以比原始材料所需的壓力少，如圖21~22。 以材料的因素來觀察射壓，從壓力曲線比較圖來看，同樣的射壓65MPa比對發現原始材料比變更材料流道的時間短。所以，材料對於流動還是有影響；但從充填動畫來看，原始材料和變更材料的時間差不多，如圖23。 從充填溫度結果中，原始材料與變更材料的塑料溫度，都比初始溫度上升了10℃以上。而變更材料比原始材料初始溫度