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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螺絲幾分的問題，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)。