臺灣博碩士論文加值系統

特殊平頭螺絲使用在薄型木板材與骨架或二塊骨架的接合應用，鎖合後螺絲頭部平面可以完全貼平而不會凸出於工作件表面。此特殊平頭螺絲頭端的梅花孔凹槽於成形加工時，會造成頭端外緣失去真圓度，因此傳統上是以試誤法來進行頭端的預成形設計與加工，往往非常耗時與耗模具費用。
本研究針對一款M4-2.0X25特殊平頭螺絲的鍛造開發案進行研究，使用SAE 1010線材，設備為一模二冲成形機，以SolidWorks軟體建構胚料與模具幾何圖形，規劃了圓頭形與四角頭形二種的頭端預成形設計，並分別測試了120o、130o、140o等三種頭端錐角，並應用有限元素軟體DEFORM-3D分析成形結果，並實際開立鍛造模具以進行成形驗證。
模擬結果顯示四角頭形的頭端預成形，且頭端錐角為130o的設計，其成形結果真圓度最佳，其鍛造模具的成形驗證亦可符合圖面的要求，因此本案例的確可達減少試模次數與開立不必要的模具的效益。

Special flat-head screws are used in the application of joining thin wood panels and frames or two frames. After locking, the surface of the screw head can be completely flat without protruding from the surface of the work piece. The torx hole groove on the head end of this special flat head screw will cause the outer edge of the head end to lose its roundness during the forming process. Therefore, the pre-formed design and processing of the head end is traditionally carried out by trial and error method, which is often very time-consuming and consuming. Mold costs.
This research is aimed at the forging development of a special M4-2.0X 25 flat-head screw. SAE 1010 wire is used. The equipment is a one-die two-stroke forming machine. The blank and die geometry are constructed with SolidWorks software, and the round head shape and shape are planned. Two types of head-end pre-formed designs for quadrangular head shapes, and three head-end taper angles of 120°, 130°, and 140° were tested respectively, and the finite element software DEFORM-3D was used to analyze the forming results, and the forging mold was actually opened for forming verification .
The simulation results show that the head end of the quadrangular head is pre-formed, and the head end cone angle is 130°. The roundness of the forming result is the best. The forming verification of the forging die can also meet the requirements of the drawing, so this case is indeed acceptable Reach the benefits of reducing the number of mold trials and opening unnecessary molds.

目錄

摘要 I
ABSTRACT II
致 謝 III
目 錄 IV
圖 目 錄 VI
表 目 錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1-2研究動機與目的 2
1-3文獻回顧 2
1-4論文架構 4
第二章 基本原理和DEFORM介紹 6
2-1 螺絲製程簡介 6
2-1-1盤元 7
2-1-2抽線製程 8
2-1-3酸洗 9
2-1-4粗抽與精抽 10
2-1-5線材製成退火軟化處理與球化處理 12
2-1-6螺絲鍛造成形 13
2-1-7輾牙 15
2-1-8熱處理 17
2-1-9表面處理 18
2-1-10包裝處理 19
2-2 DEFORM軟體簡介 20
2-2-1 DEFORM軟體架構 20
第三章 電腦模擬分析 22
3-1 研究流程 22
3-2 特殊平頭螺絲基本簡介 23
3-2-1 特殊平頭螺絲作用 24
3-3 CAD 模型建立 25
3-3-1 實驗設計：第一沖模形狀與角度 29
3-3-2 SolidWorks 設計研究設定 32
3-4 DEFORM 假設條件設定 39
3-5 DEFORM 網格收斂分析 40
3-5-1 網格數：20,000時模擬 40
3-5-2 網格數：40,000時模擬 41
3-5-3 網格數：60,000時模擬 41
3-5-4 網格數：80,000時模擬 42
3-5-5 網格數：100,000時模擬 42
3-5-10 網格收斂分析 43
3-6 DEFORM模擬參數之設定 44
第四章 結果與討論 45
4-1初步結果分析比對 45
4-1-1 C120°圓頭形預成形 45
4-1-2 S120°四角頭形預成形 50
4-2頭部特徵成形不良原因 54
4-3頭部特徵完整成形 56
4-4 實際模具成形結果 59
4-4-1 S130°四角頭形預成形 59
4-4-2 第二道次成形 61
4-4-3 實驗與模擬尺寸比對 63
第五章 結論與未來發展 64
5-1 結論 64
5-2 未來發展 65
參考文獻 66
 
圖 目 錄
圖1-1論文研究架構圖 4
圖2-1扣件製造流程圖 7
圖2-2盤元和盤元吊牌 7
圖2-3線材抽線造成的晶粒破壞示意圖 11
圖2-4抽線眼模 11
圖2-5抽線機 12
圖2-6一模二沖成形機示意圖 14
圖2-7一模二沖成形機 14
圖2-8一模二沖成形機模具工作區 15
圖2-9牙板輾牙示意圖 15
圖2-10螺絲輾牙機 16
圖2-11螺絲輾牙牙板工作區 17
圖2-12熱處理設備 18
圖2-13電鍍廠和螺絲表面處理 19
圖2-14依客戶要求小盒包裝 19
圖2-15棧板裹膜包裝機 20
圖3-1 M4特殊平頭螺絲 24
圖3-2 特殊平頭螺絲功能解說圖 25
圖3-3 C120°：圓頭形成形設計圖 26
圖3-4 C120°：圓頭形模具3D示意圖 26
圖3-5 C120°：圓頭形胚料3D示意圖 27
圖3-6 S120°：四角頭形成形設計圖 27
圖3-7 S120°：四角頭形模具3D示意圖 28
圖3-8 S120°：四角頭形胚料3D示意圖 29
圖3-9 圓形狀：C120°角 29
圖3-10 圓形狀：C130°角 30
圖3-11 圓形狀：C140°角 30
圖3-12 四角形狀：S120°角 31
圖3-13 四角形狀：S130°角 31
圖3-14 四角形狀：S140°角 32
圖3-15頭部體積72.49 mm3 33
圖3-16桿部體積142.74 mm3 33
圖3-17 SolidWorks 頭部體積設計研究 34
圖3-18 SolidWorks 頭部體積與下模相交後實體 35
圖3-19 SolidWorks 設計研究建立 35
圖3-20 SolidWorks 設計研究變數設定 36
圖3-21 SolidWorks 變數步階尺寸設定 37
圖3-22 SolidWorks 設計研究目標設定 37
圖3-23 SolidWorks 目標體積設定 38
圖3-24 SolidWorks 最佳化分析結果 39
圖3-25網格數20,000 二沖的成形負荷 41
圖3-26網格數40,000 二沖的成形負荷 41
圖3-27網格數60,000 二沖的成形負荷 42
圖3-38網格數80,000 二沖的成形負荷 42
圖3-29網格數100,000 二沖的成形負荷 43
圖3-30網格數收斂折線圖 44
圖4-1第一沖C120°圓頭形預成形圖 46
圖4-2第二沖C120°角＿圓頭形頭部成形圖 47
圖4-3第一沖S120°四角頭形預成形圖 50
圖4-4第二沖S120°角＿四角頭形頭部成形圖 51
圖4-5材料流速分佈圖＿側視角 54
圖4-6材料流速分佈圖＿前視角 55
圖4-7一沖模S四角頭形預成形胚料補償圖＿上側視角 56
圖4-8材料流速分佈圖＿前視角 57
圖4-9材料流速分佈圖＿側視角 58
圖4-10第一沖模預成形前視圖 59
圖4-11第一沖模預成形側視圖 59
圖4-12第一沖模預成形上視圖 60
圖4-13第二沖成形前視圖 61
圖4-14第二沖成形側視圖 61
圖4-15第二沖成形下視圖 62
圖4-16第二沖成形上視圖 62
 
表 目 錄
表3-1網格數模擬分析統計表 43
表3-2 特殊平頭螺絲成型過程模擬參數設定表 44
表4-1 C圓頭形模擬成形對照 47
表4-2 C圓頭形模擬尺寸對照表 48
表4-3 S四角頭形模擬成形對照 52
表4-4 S四角頭形模擬尺寸對照表 53
表4-5 實驗與模擬尺寸對比表 63
表5-1第一沖具模擬解析結果 64

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