應用田口實驗法與模流分析法改善塑膠射出成型正齒輪之體積收縮與翹曲變形問題

Using Taguchi Experimental Method and Mold-Flow Analysis Method to Improve the Volume Shrinkage and Warpage Deformation of an Injection Molded Plastic Spur Gear

10.6459/JCM.202303_20(1).0001

李政鋼(C. K. Lee)；鄭志閎(Z. H. Zheng)；許仲嘉(Z. J. Xu)；何俊穎(J. Y. He)；黃弘霖(H. L. Huang)

田口實驗法 ； 射出成型模流分析 ； 塑膠齒輪 ； 翹曲變形 ； 體積收縮率 ； Taguchi Experimental Method ； Injection Molding Mold-Flow Analysis ； Plastic Gear ； Warpage Deformation ； Volume Shrinkage

危機管理學刊

20卷1期（2023 / 03 / 01）

1 - 10

繁體中文;英文

本研究應用田口實驗法與塑膠射出成型模流分析法，探討成型參數之改善以解決射出成型塑膠正齒輪之體積收縮與翹曲變形過大的問題。欲改善的成型參數有充填時間、保壓時間、熔膠溫度及冷卻時間等四個因子。研究首先依據田口實驗法以L9直交表規劃3水準4因子之實驗。其次，以KISSSoft軟體建立正齒輪的3D幾何模型，並將此模型導入模流分析軟體Moldex3D前處理器中作為成型工件之模型。之後在Moldex3D前處理器中建立澆口、流道、冷卻水路及模座模型，並對工件、澆口與流道劃分有限元素。在前處理器中完成設定成型塑膠與成型參數後，將結果送交給Moldex3D進行模流分析。最後在後處理器中讀取成型工件的最大翹曲變形量與體積收縮率兩指標。田口實驗的結果透過主效應圖的分析，得出成型參數的改善解。研究結果顯示，改善後的成型參數可使成型工件的翹曲變形量降低12.11%，使體積收縮率降低7.82%。成型參數的調整方向為：充填時間要縮短，保壓時間要拉長，熔膠溫度要降低，冷卻時間要縮短，對於降低體積收縮率與翹曲變形量是有幫助的。

In this study, the Taguchi experimental method and the plastic injection molding mold-flow analysis method are used to explore the improvement of molding parameters to solve the problems of excessive volume shrinkage and warpage deformation of an injection molded plastic spur gear. The molding parameters to be improved include four factors: filling time, holding time, melt temperature and cooling time. The research firstly planned the experiment of 3 levels and 4 factors with L9 orthogonal table according to Taguchi experiment method. Secondly, the 3D geometric model of the spur gear was established with KISSSoft software, and the model was imported into the mold flow analysis software Moldex3D preprocessor as the model of the forming workpiece. After that, the gate, runner, cooling water channel and mold base model are established in the Moldex3D preprocessor, and the workpiece, gate and runner are divided into finite elements. After setting the molding plastic and molding parameters in the preprocessor, the results are sent to Moldex3D for mold flow analysis. Finally, the two indexes of maximum warpage deformation and volume shrinkage rate of the formed workpiece are read in the post-processor. The results of the Taguchi experiment were analyzed by the main effect diagram, and the improved solution of the molding parameters was obtained. The research results show that the improved molding parameters can reduce the warpage deformation of the formed workpiece by 12.11%, and reduce the volume shrinkage rate by 7.82%. The adjustment direction of the molding parameters is as follows: the filling time should be shortened, the pressure holding time should be lengthened, the melt temperature should be reduced, and the cooling time should be shortened, which is helpful for reducing the volume shrinkage rate and warpage deformation.

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