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六角焊接螺帽成型缺陷之分析與改善

為了解決m10螺帽規格的問題，作者盧俊宏 這樣論述：

六角焊接螺帽廣泛使用在汽車座椅、板金機箱機櫃、模具、船舶、鐵路等行業，材質為SAE 1010為優質碳素結構鋼，機械強度低、塑性高、韌性好，恆溫狀態下容易鍛造成形，外觀為六角形，一面與六角螺帽相同，另一面有三個焊點，焊點主要是將螺帽焊接於本體之上。研究目的為探討六角焊接螺帽冷鍛成形中，產生的充填缺陷及製程方法之可行性，以達到客戶要求之尺寸並具備量產性。首先利用金屬成形分析軟體DEFORM-3D進行模擬，並探討材料流動之情況、成形負荷之負載、模具應力之狀況與模具設計之可行性，並經由材料充填模穴的情況判斷出缺陷原因，以重新變更模具設計。原道次設計為一道次預成形焊點，兩道次焊點成形，藉由DEFORM

-3D模擬後可得知，工件之六角尺寸經由第一道次至第四道次成形後，對角處充填狀態接近飽和，導致材料流動空間被壓縮限制，影響焊點成形時，材料無法完全充填至模穴內，造成欠料缺陷。分析後重新規劃道次，考慮材料在充填時需有充足變形空間及足夠體積來充填焊點所需體積，並經DEFORM-3D模擬後，顯示此修正具可行性且成形負荷未超出車台負載，並由模具應力分析增加模具壽命，依修改後之模具尺寸進行模具製作與試樣。經實際鍛造試樣結果顯示，螺帽成形狀況與模擬相符。設計變更後原焊點高度由1.08 mm增加至1.68 mm，小批量鍛造試樣後經量測尺寸皆符合要求。實際量產200,000 pcs驗證顯示，螺帽尺寸穩定，證明本

研究之模具設計為可行，達到降低模具開發成本，提升生產效率，並達到客戶要求之尺寸及交期。