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博碩士論文 etd-0827112-024842 詳細資訊
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論文名稱
Title
鎂合金螺絲抽製及打頭製程之研究
Study of Drawing and Heading Processes of Magnesium Alloy Screws
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
118
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2012-07-20
繳交日期
Date of Submission
2012-08-27
關鍵字
Keywords
打頭、有限元素分析、輾牙、拉製、擠製、LZ91 鎂合金
finite element analysis, thread-rolling, heading, drawing, extrusion, LZ91 magnesium alloy
統計
Statistics
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中文摘要
螺絲製作為將粗胚經過擠製、拉製、打頭及輾牙等四個製程而完成。本文將
進行鎂合金LZ91 螺絲製造時相關技術之開發。首先將以有限元素模擬來分析各製
程參數對成形性的影響,接著進行各製程實驗,以製作出一M6 鎂合金螺絲。實驗
數據將與模擬值比較以驗證解析模式之試用性。
在擠製製程方面,透過有限元素模擬了解其擠製力大小,再使用 350 噸擠型
機進行高擠製比之棒材擠製實驗,擠出直徑為6.5mm 及7mm 之棒材。
在拉製製程方面,先探討縮減率及摩擦因子對最佳模具半角的影響,並找出
其關係式, 接著進行實驗將 7mm 之擠製棒材拉製成6.5mm 之棒材。
在打頭製程方面,設計打頭三道次製程,經由模擬找出第一道次製程的模具
弧形形狀及桿部軸長。最後進行打頭實驗,比較成品之尺寸與模擬值之差異。
在輾牙製程方面,先以模擬了解牙板之間距對成形性的影響。並進行實驗以
比較產品尺寸與模擬值之差異,另外藉由微觀組織金向觀察及硬度試驗以了解拉
製製程對產品強度的影響。
Abstract
Screws are produced by four manufacturing processes : extrusion, drawing,
heading and thread-rolling. This paper will develop the related manufacturing
technology of LZ91 magnesium alloy screws. At first, finite element simulation is
adopted to analyze the effects of each process parameters on the formability. Then, each
process experiments are conduted to manufacture an M6 magnesium alloy screw.
Comparisous between analytical and experimental results verify the suitability and
accuracy of the analytical models.
In the extrusion process, by the finite element simulations the extrusion load is
obtained. Then bar extrudsion experiments with high extrusion ratioto manufacture two
bars of 6.5 and 7 mm in diameter using a 350 ton extrusion machine .
In the drawing process, the effects of reduction and friction factor on the optimal
semi-die angle are discussed, and the relationship is found. Then a rod of 7.0 mm in
diameter is drawn into 6.5 mm experimentally.
In the heading process, three stages in it`s process are designed. The arc shape and
axial length of the die for the first stage are found out. Finally, heading experiments are
conducted and sizes between the product and the simulation results are compared.
In thread-rolling process, the effects of the screw plate gap on the formability are
discussed numerically. Then, thread-rolling experiments are conducted to compare the
sizes of the product and the simulation results.
In addition, microstructure observation and hardness test are conducted to
understand the effects of drawing process on the strength of the product.
目次 Table of Contents
論文審定書 i
謝誌 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xiii
符號表 xv
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 鎂合金之優勢 1
1-3 螺絲規格及製程 3
1-3-1 螺絲產業概況 3
1-3-2 螺絲製程簡介 3
1-3-3 螺絲分類 5
1-3-3-1 螺絲頭型及槽型介紹 5
1-3-3-2 螺絲牙型介紹 6
1-3-4 螺絲缺陷及原因 10
1-4文獻回顧 13
1-4-1 擠製之相關研究 13
1-4-2 拉製之相關研究 14
1-4-3 打頭之相關研究 16
1-4-4 輾牙之相關研究 18
1-5 研究目的與論文架構 20
第二章 有限元素分析 22
2-1 有限元素分析軟體介紹 22
2-2 鎂合金LZ91材料性質及塑流應力 23
2-3 擠製成形模組之建立 24
2-4 拉製成形模組之建立 27
2-4-1 縮減率與最佳半角之關係式 29
2-4-2 摩擦因子與最佳半角之關係式 32
2-4-3 速度,摩擦因子,縮減率及角度對負載影響 34
2-5 打頭成形模組之建立 36
2-5-1 衝程對成形之影響 38
2-5-2 模具弧形對成型之影響 41
2-5-3 速度、溫度及摩擦因子的影響 47
2-5-4 3D模擬與模具應力分析 50
2-6 輾牙成形模組之建立 53
2-6-1 牙板間距對成形螺紋之影響 55
第三章 擠製及拉製之實驗 58
3-1 擠製實驗 58
3-1-1 實驗方法與步驟 58
3-1-2 擠製實驗荷重與模擬值之比較 61
3-2 拉製實驗 62
3-2-1 拉製雛型機之設計與製作 63
3-2-2 實驗方法與步驟 66
3-2-3 拉製實驗荷重與模擬值之比較 68
第四章 打頭及輾牙實驗 70
4-1 打頭實驗 70
4-1-1 實驗方法與步驟 70
4-1-2 打頭實驗荷重與模擬值之比較 74
4-2 輾牙實驗 78
4-2-1 輾牙機構之設計與製作 78
4-2-2 輾牙實驗與結果 81
4-3 金相觀察 85
4-3-1 金相觀察步驟 85
4-3-2 微視結構之觀察結果 87
4-4 硬度試驗 92
4-4-1 硬度試驗步驟 92
4-4-2硬度試驗之結果比較 93
第五章 結論與未來展望 95
5-1 結論 95
5-2 未來展望 97
參考文獻 98
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