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M10六角凸緣螺帽輕量化設計與成形製程分析

為了解決m10螺絲尺寸的問題，作者吳國鼎 這樣論述：

汽機車零件製造業發展朝向輕量化設計以符合節能法規要求，使用數量眾多的螺絲螺帽是簡單有效的減重對象。本研究目的為建立螺帽輕量化設計方法，以六角凸緣螺帽為例，提出一設計方法論以達到重量減輕、維持強度及符合規範尺寸之產品設計。由拓樸輕量化分析確認最佳減重設計區域，再提出六種輕量化設計方法，以田口法進行最佳化參數設計，針對最佳設計結果進行螺帽強度、扭矩分析與實驗，並考慮成形性與模具應力以確保可製造性。經研究結果顯示本研究所提出輕量化模型具有25.4%體積移除率、可維持相應強度、具可製性。研究結果顯示最佳輕量化方法為雲規曲線(Cubic Spline)減重設計，體積與標準螺帽相比減少25.4%。強度試

驗結果顯示輕量化螺帽可在受保證荷重60,300N後可維持彈性;扭矩分析結果顯示產品可承受額定鎖緊扭矩77N-m不產生變形或破壞。最大模具應力在切線(θ)方向為拉應力396 MPa, 半徑(R)方向為壓應力2710 MPa，遠低於模具材料WC強度(壓應力3300，拉應力1650 MPa)。

壓阻式半島結構微型壓力感測器之研發

為了解決m10螺絲尺寸的問題，作者魏鈺霖 這樣論述：

本研究旨在研製微型壓力感測器，可精準量測0 ~1 bar的壓力，具高線性度及高敏感度，解析度為0.014 bar，亦即1.4%。首先以電腦輔助計算軟體模擬驗證壓阻式半島結構的方型隔膜承受壓力的響應與壓阻變化，然後以微機電製程製作微型壓力感測器。傳統製作壓阻式壓力感測器是在結構應變的最大處嵌入壓阻器，本文則使用SOI晶圓當基材製作，最上方的組件層選用適當的離子摻雜濃度，並在薄膜邊緣中心處設計壓阻器的結構，即可省去許多製程的步驟與費用；感測壓力的隔膜結構上表面則貼附半島型的薄膜，可以有效提高感測器的敏感度與線性度；隔膜上方的壓阻器以佈線方式組成惠斯登電橋，將壓力引致的應變訊號轉換為電壓訊號輸出。

本文設計的壓力感測器尺寸為5  6 mm2，且設計5組不同隔膜面積與壓阻器的壓力計，薄膜面積分別有1500  1500 m2、1900  1900 m2及2300  2300 m2，壓阻器的厚度固定為20 m，截面尺寸則有70  15 m2、100  25 m2及110  20 m2。運用數值模擬的方式，分析最大應力產生的位置及數值，避免響應應力超過材料的安全設計強度範圍，導致結構損壞；最後再將壓阻器的應變轉換成電訊號輸出，並預估壓力感測敏感度。完成設計與模擬驗證的感測器，接著以深蝕刻等半導體技術製作壓阻器、隔膜構型與感測壓力艙，然後將感測晶片封裝至設計加工的M

10螺絲頭內，鎖至穩定的壓力管，並結合數位化電路進行測試實驗。 本文所研製的微型壓力感測器經測試後，量測數據經迴歸後得出最佳敏感度為34.57 mV/V/bar，最佳線性度為0.71 % FS。敏感度也可由校準的數位電路調整放大倍率，方便不同需求的應用。本文所研製的微壓器皆可耐壓3 bar的壓力，結構完整，並可繼續使用無虞。 本項微型壓力感測器研製與測試後，可整合運用於空中飛行體或水中載具系統，亦可應用於一般環境的壓力量測。由於模組是以半導體製程研製，可以批次作業量產，單位成本遠低於以傳統機械加工方式製作的產品。再者，由於壓力感測器的體積小，質量輕，因此可縮減構裝尺寸，且更耐衝擊。本文研究

未來可進行不同構型設計的模擬與測試，歸納簡化出一套數學公式，將欲獲得的敏感度與量測範圍代入即可獲得適合的晶片設計參數，降低製程的門檻，也簡化開發流程，以配合各種不同的需求來製作不同規格的壓力感測器，增加微型壓力感測器的應用領域。