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扣件合模鍛造成形模擬與負荷量測裝置設計

為了解決t型螺帽m10的問題，作者朱鵬華 這樣論述：

扣件是汽機車產品組立所需之基本零件，待組裝產品造型與功能日趨多樣，扣件設計為滿足功能整合需求其幾何也日趨複雜，高功能整合需求下之複雜扣件已無法使用標準扣件成形機製造，需使用二階段成形工法，先在水平式扣件成形機鍛打出可順利頂出半成品，再使用三維合模扣件成形機鍛打無法頂出之幾何特徵，將合模工法加入水平扣件成形機也是可行方法，但因設備空間限制，合模成形力必須嚴格管制，以達到合模成形品質及維持設備與模具壽命，在扣件成形機中加入圓銷型負荷感測器即可協助調模數位化，更有助於監控成形品質及設備壽命，以避免生產出大量不良品，造成成本增加。 本研究設計一個可置入圓柱形負荷感測元件之治具，以定負荷

增量壓縮實驗施加負荷於置入感測器之治具上，比對壓縮實驗設備之時間負荷關係及感測器傳回之時間負荷關係，建立感測元件負荷電壓校正曲線。為考慮負荷感測器在治具中距離受力處之壓力遞減效應，以解析模型建立不同感測元件安裝位置壓力遞減分佈，以找出較合適之治具尺寸設計及負荷感測元件安裝位置。在合模成形驗證設計方面，本研究設計一個具中段凸緣之6061 T6鋁合金扣件，第一階段成形選用二種不同長度直徑(長徑)比之鍛胚，以比較第一道次使用擠製或鍛粗工法對第三道次合模成形之胚料應變分佈及沖頭最大負荷之影響。為驗證合模成形分析及負荷感測器校正曲線可用性，設計一個合模成形實驗模具，並以機加工做成扣件半成品，進行合模實驗

試驗。三道次之扣件成形以Simufact有限元素進行分析，合模實驗之成形合模力與有限元素分析結果進行比較，驗證模具設計及感測器模組可用性。 經由感測器壓縮實驗所得之時間負荷關係與感測器傳回之時間負荷關係所建立之校正曲線，二者之間負荷比對線性度為0.980，表示感測器校正曲線有良好之量測線性度及可靠性。由CAE分析結果顯示使用長徑比1:7.28鍛胚之擠製道次設計螺栓圓徑處最大等效應變為0.97，三道次成形總負荷為37.64噸，其中第三道次成形負荷為12.45噸、合模力為4.36噸；使用長徑比1:11.3鍛胚之鍛粗道次設計螺栓圓徑處最大等效應變為0.03，三道次成形總負荷為39.38噸，其中

第三道之成形負荷為12.77噸、合模力為4.37噸。使用擠製製程設計合模道次之模具應力在切線方向為685 MPa，半徑方向為負1013 MPa(壓應力)。合模成形實驗之沖頭負荷為11.18噸，與CAE分析誤差約為10%，合模力預估為4.61噸與CAE分析誤差約為5.4%，錐形頭部合模實驗之高度及錐度分別為8.52mm及64∘，與設計值8.5mm及63.5∘誤差為0.2%及0.8%，實驗結果與CAE分析吻合。

六角焊接螺帽成型缺陷之分析與改善

為了解決t型螺帽m10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。