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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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 1 大綱 •前言 •參數設計與分析 •結果與討論 •結論 2 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。 3 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。 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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 13 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 14 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 15 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 16 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 17 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。 18 概念模型 19 報告完畢 敬請多多指教 20