臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究成形衝頭伺服運動曲線應用於6061鋁合金微鍛造及自行車軸承架鍛造成形，在微鍛造成形上目的為探討等速曲線及不同伺服運動曲線模式在分析結果之衝頭負荷大小、等效應力及等效應變分布影響，其次實驗及分析比對衝頭負荷變化，最後探討實驗成品尺寸量測、金相組織及表面粗糙度之成效。首先利用材料圓柱壓縮試驗求出不同應變率之應力應變曲線，其次利用微型雙杯擠製試驗來獲得模具與材料界面之摩擦因子，接著進行微型端壓鍛頭鍛造之產品外形幾何、鍛件及鍛模設計，再透過電腦輔助分析比較等速曲線、成形脈衝、持壓脈衝及持壓時間四種模式對成形衝頭負荷變化、等效應力及等效應變分佈之影響，最後進行等速曲線模式及不同伺服運動曲線模式成形實驗比對模擬分析結果，利用微鍛造實驗驗證成形衝頭負荷變化，且透過尺寸精度、金相組織及表面粗糙度量測結果。另外亦透過衝頭伺服運動曲線應用於6061鋁合金自行車軸承架鍛造成形，探討成品鍛造成形之成形負荷、成品尺寸與伺服運動曲線模式成效。

This paper investigates the application of servo motion curves for forming punches in micro forging of 6061 aluminum alloy and bicycle bearing frame forging. The purpose of this paper is to investigate the effects of isokinetic curves and different servo motion curves on the size of punch load, equivalent stress and equivalent strain distribution in the analysis results. Secondly, the experimental and comparative punch load variation is investigated. Finally, the effectiveness of dimensional measurement, metallographic organization, and surface roughness of the experimental products is discussed. Firstly, the stress-strain curves with different strain rates were obtained by using the cylinder compression test. Secondly, the friction factor at the interface between the die and the material is obtained by using the micro double-cup extrusion test. Then, the geometry of the product shape, forging and die design of the miniature end-press forging head are carried out. Then, computer-aided analysis was performed to compare the effects of four modes: isometric curve, forming pulse, holding pulse and holding time on the load change, equivalent stress and equivalent strain distribution of the forming punch. Finally, the results were simulated and analyzed by comparing the isokinetic curve mode and different servo motion curve modes. The results were compared with the simulation results of isokinetic curve mode and different servo motion curve modes. The results of dimensional accuracy, metallographic organization and surface roughness were measured. In addition, we also applied the punch servo curve to the forging of 6061 aluminum bicycle bearing frame. The results of forming load, finished product size and servo motion curve pattern of the forged products are investigated.

摘要...i
Abstract...ii
誌謝...iii
目錄...iv
表目錄...vi
圖目錄...viii
符號說明...xiii
第一章 緒論...1
1.1前言...1
1.2研究動機與目的...3
1.3文獻回顧...4
1.4研究方法與步驟...7
第二章 基礎理論...9
2.1鋁合金特性簡介[26]...9
2.2 鍛造之塑性加工理論[27]...10
2.3 摩擦理論...12
2.4 DEFORM軟體簡介[28]...12
第三章 鋁合金材料機械性質與摩擦試驗...15
3.1應力應變曲線...15
3.1.1 材料性質...15
3.1.2 圓柱壓縮材料試片規格...15
3.1.3 實驗設備...16
3.1.4 材料圓柱壓縮試驗...17
3.2 模具與材料界面摩擦分析...19
3.2.1 微雙杯擠製模具設計...20
3.2.2 微雙杯擠製模具與材料界面摩擦試驗...23
第四章 伺服運動曲線應用於微型零件鍛造...28
4.1 網格收斂性分析...29
4.2 微型零件之鍛件設計...30
4.3 微型鍛造零件之鍛模設計...31
4.4 不同伺服運動曲線應用於電腦輔助分析...33
4.4.1 伺服運動曲線之參數規劃...33
4.4.2 等速運動曲線模式之探討...36
4.4.3 伺服成形脈衝模式之探討...37
4.4.4 伺服持壓脈衝模式之探討...40
4.4.5 伺服持壓時間模式之探討...42
4.4.6 中心軸線方向之等效應力分布探討...45
4.4.7 表面輪廓方向之等效應力分布探討...47
4.5微型鍛件之實驗模具...50
4.6 微型鍛造鍛件之結果與討論...51
4.6.1 成形衝頭負荷之實驗與分析結果探討...51
4.6.2 微型鍛件尺寸之量測探討...55
4.6.3 微型鍛件硬度及金相組織之量測探討...59
4.6.4 微型鍛件表面粗糙度之量測探討...66
4.6.5 較佳參數之微鍛造成形探討...70
第五章 伺服運動曲線應用於自行車零件鍛造...73
5.1曲柄曲線模式之鍛造模具設計...74
5.2 曲柄運動曲線模式之電腦輔助工程分析...76
5.2.1 軸承架鍛件成形之電腦輔助工程分析...76
5.2.2 網格收斂性分析...77
5.2.3等效應力與等效應變之探討...77
5.2.4曲柄運動曲線應用於自行車軸承架鍛件分析之衝頭成形力探討...78
5.3 曲柄鍛造應用於自行車軸承架之實驗驗證...79
5.4 伺服鍛造應用於自行車軸承架之模具改良設計...81
5.5 伺服鍛造應用於自行車軸承架之電腦輔助工程分析...83
5.5.1 伺服脈衝模式應用於軸承架鍛件成形之分析參數...83
5.5.2等效應力及等效應變之探討...85
5.5.3衝頭成形力探討...89
5.6 伺服鍛造應用於自行車軸承架之實驗驗證...90
5.7 利用田口法得出尺寸精度及表面粗糙度較佳之伺服運動曲線...94
5.7.1 利用田口品質工程法得到「尺寸精度」較佳之伺服運動曲線...94
5.7.2 利用田口品質工程法得到「表面粗糙度」較佳之伺服運動曲線...101
第六章 結論...106
參考文獻...108
附錄A...110
附錄B...116
Extended Abstract...120

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