臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要

　　目前市售圓鋸機之工作盤多採用鋁合金壓鑄製造的方式，因為鋁合金具備質量輕、外型美觀與強度佳的優點，且形狀可多樣性變化。但是圓鋸機之工作盤為大面積且厚度薄，為了增加強度，表面又設有許多形狀複雜的補強肋，在壓鑄時表面往往容易產生裂痕、砂孔和彎曲變形，造成生產品質不良的情況。因此，如何設計良好之鋁壓鑄模具，以改善壓鑄品質問題，為極待解決之課題。
本論文主要為應用模流分析理論以輔助圓鋸機之工作盤模具設計，首先，根據圓鋸機之設計規範，設計出圓鋸機工作盤週邊相關之機構，並考慮工作盤之外觀和強度，建構出其3D模型，再應用模流分析軟體於模具開發階段，模擬鋁熔湯在金屬模具中充填的情形，以得到較佳之模具澆流道數目、入澆口形狀和工作盤補強肋高度設計，搭配選擇適當的模具參數，預測出成品可能發生缺陷的位置，降低傳統中只靠經驗設計所造成的成本風險及往後修改模具的問題。最後，依電腦模擬結果進行模具製作，再壓鑄完成工作盤的成品，分別以撞擊方式測試工作盤之結構強度及平面精度，驗證模流分析確實能改善模流狀態，降低壓鑄之不良率，且成品之結構強度及平面精度皆可符合設計需求。
關鍵字：圓鋸機，模具，壓鑄，模流分析，澆流道

ABSTRACT

So far the most of table of circular saw on market is die-cast by aluminum alloy. That is because aluminum alloy not only has light weight, beautiful outlook, but also intensity quality. The aluminum alloy made table can have multi-shapes. Because the table of circular saw is to be with wide working area and thin thickness, many different shapes of ribs are usually used to increase its strength. However, this always develops quality problems, such as cracks, porosities, and shape changed. Therefore, how to develop a good designed aluminum alloy die casting product and also improve the die casting problem is need to be solve.
This study will use mold-flow analysis to design the table mold of the circular saw. At first, we develop subsidiary institutions of table of circular saw, also take consider of the outlook and strength of the table to create its 3D model. Secondary, we use mold-flow analysis software at the mold developing stage to simulate how melt aluminum liquid fill-in metal mold. By this we can find out the better number and shape of entrances for melt aluminum liquid, and also the better design of ribs height on the table. Besides, we can estimate where the defects may happen by proper parametric inference. This helps us to decrease the risk, not just like the tradition way only rely on experiment experience, and also decrease problems on mold modification in future. Finally, we make molds according to the results of mold-flow simulations. After we finish die casting the table, we apply impact test on it to test its strength and precision on surface. Experiments show that the mold-flow analysis improves quality of the mold, decreases the defect rate of die-cast, and also the strength and precision of the table all meet our requirements.
Key Words: circular saw, molding tool, die-cast, mold-flow analysis, entrances for melt aluminum liquid

目錄

封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vi
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xii
符號說明 xiii

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 文獻回顧 4
1.5 論文架構 6
第二章 圓鋸機之機械結構與設計 8
2.1 圓鋸機之結構介紹 8
2.2 本文圓鋸機之機構設計 11
2.3 圓鋸機工作盤之材質特性 19
2.4 本文圓鋸機工作盤之設計 21
第三章　有限元素分析基本理論 28
3.1 基本有限元素法之介紹 28
3.2 CAE分析軟體簡介及一般模組介紹 28
3.2.1幾何模型建立模組 29
3.2.2網格劃分析模組 29
3.2.3熱物性質與製程參數指定模組 30
3.2.4模擬計算模組 30
3.2.5結果顯示模組 31
3.3 模擬分析流程 31
3.4 模流理論 33
3.4.1模流分析之發展歷史 33
3.4.2理論基礎 35
3.4.3牛頓流體 36
3.4.4 VOF及SPH數值方法簡介 38
3.5 模擬分析之前置作業 39
3.5.1壓鑄模具澆流道系統之設定 39
3.5.2壓鑄模型及網格分割之建立 41
第四章 模流之建模與電腦模擬 42
4.1 模流分析軟體的特性 42
4.2 壓鑄條件設定與工作盤模型建立 43
4.2.1壓鑄機分類 43
4.2.2壓鑄條件設定 44
4.2.3模擬過程及設定參數 48
4.2.4工作盤模型設計 48
4.3 應用電腦之模流分析 52
4.3.1模擬分析結果 52
4.3.2模擬分析綜合結果 62
第五章 實驗與結果 66
5.1實驗及方法 66
5.1.1工作盤撞擊測試(一) 67
5.1.2工作盤撞擊測試(二) 68
5.1.3工作盤撞擊測試(三) 69
第六章 結論與未來展望 71
6.1 結論 71
6.2 未來展望 72
參考文獻 73
附錄一：專利作業流程 76
附錄二：護目蓋組德國新發明專利証書(Nr.103 48 587) 77
圖目錄

圖2.1 一般檯式圓鋸機之結構 8
圖2.2 工作盤設計尺寸 12
圖2.3 分度盤組 14
圖2.4 分度盤設計尺寸 14
圖2.5 擋料板組設計概要 15
圖2.6 護目蓋組 16
圖2.7 馬達吊架組 18
圖2.8 鑄鐵工作盤 19
圖2.9 鋁擠型工作盤 20
圖2.10 鋁壓鑄工作盤 20
圖2.11 圓鋸機之組立 22
圖2.12 工作盤之設計規格 22
圖2.13 肋的標準設計 23
圖2.14 工作盤溝槽變形 24
圖3.1 鑄造模擬流程圖 32
圖4.1 工作盤3D建模上視圖 49
圖4.2 工作盤3D建模下視圖 49
圖4.3 工作盤建模之前側立體圖 49
圖4.4 工作盤建模之後側立體圖 49
圖4.5 工作盤3D建模建立澆道系統之上視圖 51
圖4.6 工作盤3D建模建立澆道系統之下視圖 51
圖4.7 工作盤3D建模建立澆道系統之立視圖-1 51
圖4.8 工作盤3D建模建立澆道系統之立視圖-2 51
圖4.9 方案一，模流分析時，熔湯在不同時間之流動狀況 55
圖4.10 方案二之進澆流道視圖 56
圖4.11 方案二，將工作盤背面輔助肋去除之流動狀況 58
圖4.12 修改肋高及R角 60
圖4.13 方案三，模流分析時熔湯在不同時間之流動狀況 62
圖4.14 工作盤壓鑄模具-公模及母模 64
圖4.15 增加輔助澆口3D視圖 64
圖4.16 壓鑄成品 65
圖4.17 成品之澆道系統 65
圖4.18 工作盤成品切割 65
圖4.19 工作盤切割斷面 65
圖5.1 工作盤實際組裝情形 66
圖5.2 工作盤撞擊測試條件 67
圖5.3 工作盤撞擊測試圖及量測位置 68
圖5.4 工作盤撞擊測試圖及量測狀況 70

表目錄

表2.1 本文之設計規格表 11
表4.1 ADC12壓鑄件厚度與充填時間之關係 47
表4.2 壓鑄件依其厚度所採用的澆口速度 47
表4.3 分析結果 52
表4.4 改善結果 63
表5.1 量測測試前、後工作盤平面度 68
表5.2 量測測試前、後工作盤平面度 69
表5.3 量測測試前、後工作盤平面度 70

參考文獻

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