臺灣博碩士論文加值系統

輥鍛製程中模具孔型開發是一門困難學問，因材料在輥鍛模具中的變形過程非常複雜，目前依靠數學公式計算尚不準確，需要經由實驗結果不斷修改輥鍛模具直到成品達到預期結果，其過程不符合經濟效益需要耗費大量材料、時間和人力成本。目前已有商用輥鍛模具電腦輔助設計軟體VeraCAD，透過該軟體可依照設計參數建立3D輥鍛模具實體模型及提供合理輥鍛製程幾何設計模組，然而該軟體所引用的數據僅能使用在特定輥鍛條件下，與實際輥鍛結果並不完全符合，猶有充填不完全的情況發生。
本研究嘗試探討圓形金屬棒材經由中間道次卵形輥鍛為方形截面輥鍛設計原則，依據文獻以不同輥鍛減縮比、輥鍛長度及輥鍛模具直徑參數，應用VeraCAD軟體建立輥鍛製程模型後，以有限元素分析軟體DEFROM模擬輥鍛結果檢討成因，並將圓形輥鍛方形設計參數繪製成經驗公式圖表，提供給相關業者及研究人員作為實務應用上的參考。

To design new roll-forging die profile is a difficult project, because the flow and deformation of the roll-forging die during the manufacturing process of roll forging are complex. Currently, calculations performed using mathe-matic equations have not produced high accuracy. The roll-forging die must be continuously modified based on experimental results to establish em-pirical data and thereby yield the expected results. It takes a lot of material, time and labor cost to do the process not meet economic benefits. Currently, there are VeraCAD software for commercial roll forging die can establish a 3D roll-forging die model according to the design parameters and provide a reasonable geometric design module for the preforming in the roll forging process. However, VeraCAD simply converts the geometric surface of the original billets into curved surface of the roll-forging die; the characteristics of the materials and the variables involved in the roll forging process are not considered. Therefore, the results generated by VeraCAD are inconsistent with actual roll forging results. In addition, it is necessary to simulate the actual roll forging results through the DEFORM software.
This study investigated the optimal parameter design for the roll forging of a steel bar with oval section into one with square section through a two-high mill. Applying the CAD software of the commercial roll-forging die in the market, the forging process is set up according to different roll forging length and roll forging die diameter parameter into nine Series. Use the commercial finite element analysis software DEFROM used to simulate the actual roll forging results, and the simulation results generated based on various parameter designs were plotted on an empirical formula graph, which can serve as a reference for researchers in practical applications.

摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 viii
符號表 ix
1 前言 1
1.1 文獻回顧 2
1.1.1 鍛造成形 2
1.1.2 體積分配法 2
1.1.3 輥鍛成形參數 6
1.1.4 輥鍛模具設計 15
1.1.5 輥鍛成形相關文獻 25
1.2 研究目的與方法 26
2 研究設定 28
2.1 第一道次輥鍛件幾何 29
2.1.1 胚料長度 30
2.1.2 胚料截面積 31
2.1.3 VeraCAD胚料模型 31
2.2 第二道次輥模設計 33
2.2.1 輥鍛模具直徑 33
2.2.2 輥鍛長度 33
2.2.3 輥鍛參數組合 33
2.2.4 第二道次方形截面 35
2.3 第二道次有限元素分析模型 36
2.4 充模率計算 38
3 結果與討論 40
3.1 影響方形孔型填充率因素 40
3.1.1 輥鍛減縮比影響方形填充 40
3.1.2 相對輥鍛模具直徑對填充率影響 43
3.1.3 相對輥鍛長度對填充率影響 45
3.1.4 卵形寬高比影響填充率 47
3.2 方形輥鍛經驗公式圖表 48
3.2.1 第一道次與第二道次減縮比關係 48
3.2.2 第一道次與總減縮比關係 51
3.2.3 設計方形輥鍛流程 54
3.3 驗證範例 55
3.3.1 其他因素影響填充結果 55
3.3.2 驗證範例一 56
3.3.3 驗證範例二 59
4 總結 63
5 參考文獻 64
附錄A 輥鍛結果圖表示方法 66
附錄B 方形輥鍛長度修正 70

[Al98]Altan, T., 1998, Metal Forming Handbook, New Work: Spring-er.
[Ca94]蔡忠義，張春景，孔維一，劉紀純，1994，『軋輥模具型槽表面輪廓的幾何分析』，農業機械學報，25卷，頁87-91。
[Ch08]趙中華，2008，製造技術基礎，華東理工大學出版社。
[Ch95]喬德庸，李曼雲，1995，高速軋機線材生產，北京，冶金工業出版社。
[Do07]Doege, E., Behrens, B.-A., 2007, Handbouch Umformtechnik―Grundlagen Technologien Maschinen, Berlin: Springer.
[Er16]Eratz, H., 2016, VeraCAD 3.82, Eratz Engineering.
[Fa12]Faidi, Z., 2012, “Analyse der Kaliberfüllung beim Reckwalzen in Abhängigkeit der Aggregate und Prozessparameter”Bachelor Hessischen Berufsakademie.
[Ha00]韓靜濤，2009，鋼鐵生產短流程新技術：軋鋼篇，北京，冶金工業出版社。
[Hs13]謝金田，2013，『應用VeraCAD軟體於金屬圓棒經凸鏡-圓形單階級型槽之輥鍛成形研究』，國立中興大學碩士論文。
[Hu12]Huang, B., Xing, K., Abhary, K., Spuzic, S., 2012, “Optimization of Oval-Round Pass Design Using Genetic Algorithm,” Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol.28, p. 493-499.
[Jo86]Joyce, D.J., Thomas, A., 1986, “Reducer Rolling Theory and Practice,” M.F.T. Forging Handbook, Sheffield: Materials Forming Technology Ltd.
[Ki02]Kim, S.-Y., Im, Y.-T., 2002, “Three-Dimensional Finite Element Analysis of Non-Isothermal Shape Rolling,” Journal of Materials Processing Technology, Vol.127, p. 57-63.
[Ku74]關昌揚，1974，金屬軋輥學，台北市，徐氏基金會出版。
[La13]賴俊廷，2013，『金屬圓棒經卵形-圓形型槽之類Eumuco輥鍛模具設計方法研究』，國立中興大學碩士論文。
[Le00]Lee, Y., Choi, S., Kim, Y.H., 2000, “Mathematical Model and Experimental Validation of Surface Profile of a Workpiece in Round-Oval-round Pass Sequence,” Journal of Materials Pro-cessing Technology, Vol.108, p. 87-96.
[Li95]劉戰英，1995，軋鋼，北京，冶金工業出版社。
[Li07]Liu, G.H., Ren, G.S., Xu, C.G., 2007, “Simulation of 3D De-formation and Material Flow During Roll Forging Process Using System of Oval-Round Groove,” Acta Metallurgica Sinica, Vol.20, No.5, p. 380-384.
[Lu06]呂立華，2006，金屬塑性變形與軋製原理，北京，北京化學工業出版社。
[Me90]金屬工業發展中心，1990，輥鍛模具設計手冊，高雄市，佳興印刷局企業有限公司。
[Pa90]Park, J.J., Oh, S.I., 1990, “Application of Three Dimensional Finite Element Analysis to Shape Rolling Processes,” Transac-tions of the American institute of Mining Engineer, Vol.112, p. 36-46.
[Pu05]蒲永峰，2005，機械工程材料，北京，清華大學出版社。
[Ts06]Tschaetsch, H., 2006, Metal Forming Practice, Berlin: Springer.
[Ya14]楊海，2014，『軋製過程中楔横軋模具表面力學行為研究』，熱加工工藝，43卷，頁151-153。
[Zh00]鄭炳國，2000，精密鍛造技術手冊，台北市，經濟部技術處。