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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 陳復國 | |
| dc.contributor.author | Chun-Ming Hong | en |
| dc.contributor.author | 洪俊銘 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-13T00:02:47Z | - |
| dc.date.available | 2009-08-02 | |
| dc.date.copyright | 2007-08-02 | |
| dc.date.issued | 2007 | |
| dc.date.submitted | 2007-07-29 | |
| dc.identifier.citation | [1] 蔡幸甫，”輕金產業發展狀況及商機”，工業材料雜誌，174期，2001年6月，pp.77-83。
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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/28209 | - |
| dc.description.abstract | 鋁合金由於具有密度低、強度強之特點，目前因輕量化方面之運用而快速成長，而一般在生產非對稱中空產品時，常常是運用窗口模做生產，而擠製出的產品，常常會有彎曲、扭曲的情形，因此本論文利用有限元素模擬進行非對稱鋁合金型材擠製變形研究。
針對DEFORM模擬方面，由於軟體無法進行焊接室之模擬情形，本論文探討了剛性面及預成形擠錠兩種方法，順利解決了模擬問題，接著探討型材變形情形，發現型材變形主要是由於材料出口速度不一，導致型材會有彎曲、截面凹陷之情形發生。接著引用另一套有限元素軟體:HyperXtrude對模擬結果做一比較，兩者變形情形相當接近。 經由各製程參數分析之結果，得到擠錠溫度、推桿速度、及增加型材厚度並無法相當有效地改善缺陷情形，而在修改下模R角時，可確實改變材料流動情形，接著經由修改下模R角，去探討在材料不同流動情形下，型材變形情形，更確定了型材變形主要是由材料流動速度不均所造成。 最後運用田口式直交表法，對下模R角作一最佳參數化設計，經最佳化設計後，原設計下型材彎曲、凹陷的情形可獲得改善，而本論文之研究成果可供鋁合金擠製成形業者進行製程規劃以及模具設計時的參考。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | The superior properties of aluminum-alloy draw attentions from the light-trend industry recently. The principal manufacturing process of the asymmetric hollow products of A7075 aluminum-alloy has been extruded by using porthole dies. However, there are usually bending and torsion defects on the hollow products. Therefore the extrusion process of asymmetric aluminum-alloy products is studied in the present study by the finite element analysis and experiments.
The finite element software DEFORM is employed to simulate the extrusion processes of asymmetric products. Due to the software DEFORM is not able to simulate welding directly, the problem is solved at first. Following the deformation of asymmetric products is studied. It shows the defects which are bending and torsion are caused by uneven material flow. In addition, another software HYPERXTRUDE is employed to compare simulation results with DEFORM. The experiment of asymmetric extrusion was practiced to verify the analyzed results. The experimental results obtained in the present study show good agreement with simulations. It shows the finite element software DEFORM is suitable to process asymmetric extrusion. The influence of important process parameters such as the temperature, extrusion speed, product thickness, m value, corner radius of bottom die are analyzed by simulations. According to the results of analysis, it shows the serious effect could be caused by corner radius of bottom die. Modifying the corner radius of bottom die indeed alters the material flow. Therefore, we can observe how the defect of profile changes under different material flow by changing the corner radius. In the end, Taguchi method is applied to make the optimum design of corner radius of bottom die. After optimized the corner radius design, the bending and torsion of original design is improved. The results of this study can be reference resources for related academic research and can also be used to develop related products for industry production. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-13T00:02:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-96-R94522532-1.pdf: 2622640 bytes, checksum: 4532cd112522d972c9a1e94144822c40 (MD5) Previous issue date: 2007 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
目錄-----------------------------------------------------Ⅰ 圖目錄---------------------------------------------------Ⅳ 表目錄---------------------------------------------------Ⅶ 第一章 緒論-----------------------------------------------1 1.1 計畫背景------------------------------------------3 1.2 文獻回顧------------------------------------------4 1.3 研究方法與步驟------------------------------------7 1.4 論文內容-----------------------------------------11 第二章 非對稱擠製模擬模型建立及模擬問題解決--------------13 2.1 擠製製程及其模具介紹-----------------------------13 2.1.1 平面分流模模具介紹--------------------------14 2.1.2 直接擠製與間接擠製--------------------------15 2.1.3 鋁擠製中材料流動方式------------------------17 2.2 非對稱擠型模擬模型之建立-------------------------19 2.2.1 有限元素法DEFORM簡介------------------------19 2.2.2 三維模擬模型之建立--------------------------22 2.2.3 非對稱擠製模擬設定--------------------------25 2.3 初步模擬問題-------------------------------------27 2.4 剛性面法模擬討論---------------------------------29 2.4.1 剛性面厚度決定------------------------------29 2.4.2 非對稱剛性面模擬結果------------------------32 2.5 預成形擠錠模擬討論-------------------------------33 2.5.1 預成形擠錠長度之決定------------------------34 2.5.2 預成形擠錠模擬結果--------------------------36 2.6 結果討論-----------------------------------------37 第三章 非對稱擠製製程載具缺陷探討------------------------38 3.1 預成形擠錠三維模型之建立-------------------------38 3.2 收歛性分析---------------------------------------40 3.3 型材缺陷探討-------------------------------------41 3.4 HyperXtrude與DEFORM之模擬比較--------------------45 3.5 結果討論-----------------------------------------48 第四章 有限元素分析之實驗驗証----------------------------49 4.1 實驗設備及模具設計方式介紹-----------------------49 4.1.1 擠壓機台簡介--------------------------------49 4.1.2 非對稱型材擠製流程--------------------------51 4.1.3 模具材料之選擇------------------------------52 4.2 非對稱擠製模擬之驗證-----------------------------53 4.2.1 材料選擇------------------------------------53 4.2.2 驗證擠壓負載力------------------------------54 4.2.3 型材變形情形驗證----------------------------56 4.3 結果討論-----------------------------------------57 第五章 非對稱擠製製程參數分析----------------------------58 5.1 初始擠錠溫度分析---------------------------------58 5.2 推桿擠壓速度分析---------------------------------60 5.3 型材厚度分析-------------------------------------62 5.4 定剪摩擦因子分析---------------------------------64 5.5 下模出口R角分析----------------------------------67 5.5.1 下模R角影響材料流動情形分析-----------------67 5.5.2 材料流動對型材變形情形影響------------------69 5.6 結果討論-----------------------------------------76 第六章 田口法介紹及運用----------------------------------77 6.1 實驗計劃法介紹-----------------------------------77 6.2 田口法基本概念-----------------------------------79 6.2.1 田口品質工程學------------------------------81 6.2.2 品質計量法的選擇----------------------------85 6.2.3 田口方法步驟摘要----------------------------87 6.3 非對稱型材擠製研究田口法實驗規劃執行-------------88 6.4 田口法實驗結果分析-------------------------------91 6.5 非對稱下模入流口處R角設計最佳化分析--------------93 第七章 結論----------------------------------------------95 參考文獻-------------------------------------------------97 圖目錄 圖1.1 各種型材之擠製成品---------------------------------2 圖1.2 產品截面形狀---------------------------------------8 圖2.1 擠製實際生產流程----------------------------------14 圖2.2 分流模模具圖--------------------------------------15 圖2.3 直接擠製------------------------------------------16 圖2.4 間接擠製------------------------------------------17 圖2.5 擠錠材料在盛錠筒中四種基本流動模式----------------18 圖2.6 平面分流模模具裝配圖------------------------------22 圖2.7 非對稱型材窗口模模具圖----------------------------23 圖2.8 非對稱擠製模擬之三維有限元素模型------------------24 圖2.9 DEFORM軟體內建的A7075材料性質---------------------26 圖2.10 非對稱擠製初步模擬結果---------------------------28 圖2.11 網格接觸消失圖-----------------------------------28 圖2.12 簡易模具圖---------------------------------------30 圖2.13 簡易模剛性面放置處-------------------------------30 圖2.14 element穿透剛性面示意圖-------------------------31 圖2.15 剛性面0.2mm模擬結果-----------------------------31 圖2.16 剛性面擺放位置圖---------------------------------32 圖2.17 剛性面非對稱模擬結果-----------------------------33 圖2.18 擠錠擠壓後充滿模具示意圖-------------------------33 圖2.19 不同擠錠長度模擬結果比較-------------------------35 圖2.20 預成形擠錠圓形擠錠長度決定-----------------------36 圖2.21 預成形模擬結果-----------------------------------36 圖3.1 預成形擠錠之三維有限元素模型----------------------39 圖3.2 最大有效應力值之收斂性測試------------------------41 圖3.3 型材彎曲情形--------------------------------------41 圖3.4 截面凹陷情形--------------------------------------42 圖3.5 型材流速度圖--------------------------------------43 圖3.6 切除型材前端材料示意圖----------------------------44 圖3.7 型材截面之α角度之定義----------------------------44 圖3.8 HyperXtrude之model建立流程圖----------------------45 圖3.9 完成model圖---------------------------------------46 圖3.10 HyperXtrude與DEFORM模擬結果比較圖----------------47 圖3.11 HyperXtrude與DEFORM截面凹陷情形比較圖------------48 圖4.1 實際擠製機台--------------------------------------50 圖4.2 模具加熱爐----------------------------------------51 圖4.3 擠錠加熱爐----------------------------------------51 圖4.4 保溫箱及盛錠筒------------------------------------52 圖4.5 實際模具圖----------------------------------------52 圖4.6 負載力實驗值與模擬值比對--------------------------55 圖4.7 型材彎曲情形實驗與模擬結果比較--------------------56 圖4.8 型材截面情形實驗與模擬結果比較--------------------56 圖5.1 不同初始溫度模擬擠壓行程與擠製壓力之關係----------59 圖5.2 不同溫度擠製下截面凹陷程度------------------------59 圖5.3 不同溫度擠製下型材彎曲情形------------------------60 圖5.4 不同擠壓速度擠壓行程與擠製壓力關係圖--------------61 圖5.5 不同速度擠製下截面凹陷程度比較--------------------61 圖5.6 不同壁厚截面凹陷情形比較--------------------------62 圖5.7 不同壁厚彎曲情形比較------------------------------63 圖5.8 不同m值截面凹陷情形比較---------------------------64 圖5.9 不同m值型材彎曲情形-------------------------------65 圖5.10 定剪摩擦因子m值對死帶區影響情形------------------66 圖5.11 下模出口R角位置示意圖----------------------------67 圖5.12 型材彎曲情形比較---------------------------------68 圖5.13 型材截面凹陷情形比較-----------------------------68 圖5.14 下模R角修改處------------------------------------69 圖5.15 A邊R角示意圖-------------------------------------70 圖5.16 A邊凹陷情形比較----------------------------------70 圖5.17 A邊型材彎曲情形比較------------------------------70 圖5.18 B邊R角示意圖-------------------------------------71 圖5.19 B邊截面凹陷情形----------------------------------71 圖5.20 B邊x方向型材彎曲情形-----------------------------71 圖5.21 B邊y方向型材彎曲情形比較-------------------------72 圖5.22 C邊R角示意圖-------------------------------------72 圖5.23 C邊截面凹陷情形----------------------------------72 圖5.24 C邊y方向型材彎曲情形-----------------------------73 圖5.25 C邊x方向型材彎曲情形比較-------------------------73 圖5.26 D邊R角示意圖-------------------------------------74 圖5.27 D邊截面凹陷情形比較------------------------------74 圖5.28 D邊型材彎曲情形比較------------------------------74 圖6.1 產品/製程之參數圖---------------------------------80 圖6.2 田口式品質工程之三階段----------------------------82 圖6.3 兩階段最佳化程序----------------------------------85 圖6.4 型材截面上3點位置---------------------------------88 圖6.5 導R角之A、B、C、D四邊-----------------------------89 圖6.6 各控制因子對S/N比之反應圖-------------------------92 圖6.7 原設計和最佳化設計型材彎曲度比較------------------94 圖6.8 原設計和最佳化設計型材截面凹陷情形比較------------94 表目錄 表1.1 各金屬之物理性質比較--------------------------------1 表2.1 有限元素軟體DEFORM之適用金屬成形製程---------------21 表2.2 鋁合金A7075適合之各項擠製參數----------------------25 表2.3 初步模擬之模擬設定---------------------------------27 表2.4 擠錠長度和模擬時間關係-----------------------------34 表4.1 A7075與A7039之差異---------------------------------54 表4.2 非對稱擠製實驗結果---------------------------------55 表5.1 修改A、B、C、D邊之R角對變形情形的影響--------------75 表6.1 控制因子水準---------------------------------------90 表6.2 直交表---------------------------------------90 表6.3 直交表之各組電腦模擬S/N比--------------------91 表6.4 各控制因子對S/N比之反應表--------------------------92 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | A7075鋁合金 | zh_TW |
| dc.subject | 電腦模擬分析 | zh_TW |
| dc.subject | DEFORM | zh_TW |
| dc.subject | 模具設計 | zh_TW |
| dc.subject | 擠壓成形 | zh_TW |
| dc.subject | 窗口模 | zh_TW |
| dc.subject | A7075 | en |
| dc.subject | Porthole dies | en |
| dc.subject | CAE | en |
| dc.subject | DEFORM | en |
| dc.subject | Extrusion | en |
| dc.subject | Die design | en |
| dc.title | 非對稱鋁合金型材擠製之有限元素分析 | zh_TW |
| dc.title | Finite Element Analysis of Asymmetric Extrusion of Aluminum-Alloy | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 95-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 向四海,洪景華,黃永茂 | |
| dc.subject.keyword | A7075鋁合金,窗口模,電腦模擬分析,DEFORM,擠壓成形,模具設計, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | A7075,Porthole dies,CAE,DEFORM,Extrusion,Die design, | en |
| dc.relation.page | 99 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2007-07-31 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 機械工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 機械工程學系 | |
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|---|---|---|---|
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