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寶特椅設計與分析 (Plastic Bottle chair) 國立虎尾科技大學機械與電腦輔助工程系指導教授 : 林忠志學生 : 陳浩瑋、楊鋒文報告人 : 陳浩瑋大綱 •前言 •參數設計與分析 •結果與討論 •結論前言 本研究發明主要是針對使用完後的寶特瓶為出發點，讓廢棄的寶特用途做後續處理，設計一款塑膠材質為主的坐墊，可以搭配寶特瓶做為該椅子的椅腳使成為椅子，創造出全新的價值。 利用ANSYS與Moldflow，探討椅子內部肋條結構的強硬度分析，以及針對模流分析的結果再進行設計變更，將產品品質推向最佳化。 並先後使用CNC切削加工方式製作坐墊模型，將實際產品進行切削成行模擬測試，以了解其效果。參數設計與分析雛型外觀設計與比較ａ)坐墊外觀雛型 b)坐墊與寶特瓶組合圖 c)寶特椅完成圖寶特椅坐墊的外觀雛型與組合示意圖。雛型外觀設計與比較材質：PP環保塑膠。優點：重量輕、收納方便。缺點：攜帶不方便、椅腳斷裂須整個拋棄。市面販售常見的塑膠椅雛型外觀設計與比較材質：回收的寶特瓶(PET)。優點：重量輕、收納方便、攜帶方便、椅腳更換方便。缺點：高度受到限制。組合完成的寶特椅 ANSYS結構的強硬度分析應力集中的地方最高的正應力值(stress)為 1.7177e7kg/cm^2 材料性質材料名稱 Polyethylene 楊氏係數 1.1E+09(Pa) 蒲松比 0.42 密度 950(kg m^-3) 承受100公斤時內部應力分佈情況圖 ANSYS結構的強硬度分析最高的應變值(stress)為 8.5884e-5 應變分佈集中於中間區塊承受100公斤時內部應變分佈情況圖 ANSYS結構的強硬度分析預測承受壓力時的變形達到 2.0108e-5m 變形較為嚴重的地方預測承受壓力時的變形 Moldflow模流分析有曲面弧度設計無曲面平面 a)設計方案一 b)設計方案二 Moldflow模流分析模流分析材料性質與加工條件材料名稱 POLYESTERS (PET) 型號 Cleartuf-8006 加工溫度範圍 255 - 275 (℃) 模溫範圍 40 - 60 (℃) 設計方案一射出壓力設定 180Mpa 設計方案二射出壓力設定 180Mpa 200Mpa 結果與討論 a)射出壓力為180Mpa填充情況 b)射出壓力為180Mpa縫合線分佈設計方案一模流分析結果 a)射出壓力為180Mpa縫合線分佈 b)射出壓力為200Mpa時縫合線分佈設計方案二模流分析結果倒圓角厚度增加1.5mm c)設計方案三 250Mpa 設計方案三射出壓力設定 190Mpa 150Mpa a)射出壓力250Mpa填充情況 b)射出壓力190Mpa填充情況 c)射出壓力150Mpa填充情況設計方案三填充情況 a)射出壓力250Mpa縫合線分佈 b)射出壓力190Mpa縫合線分佈 c)射出壓力150Mpa縫合線分佈設計方案三縫合線分佈 a)射出壓力為150Mpa填充50% b)射出壓力為150Mpa填充完成設計方案三填充情況結論 本研究利用回收的環保概念，研發製造全新不同的塑膠物件，搭配現有的寶特瓶成為了另一種日常所需的必需品。 透過ANSYS分析軟體了解其設計在受力時的應力、應變及變形情況，並使用Moldflow軟體的協助，進行縫合線的預測及最大射出壓力的分析，以求得最適化的設計參數。 雖然尚未實際作出成品的模具，但依照結構分析之數據能明確知道將來的成品是可以承受100公斤的使用者來使用。概念模型報告完畢敬請多多指教.

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機械設計之自然規律

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