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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖詠文
研究生(外文):Yung Wen-Liao
論文名稱:鋁壓鑄模具壽命延長研究(整合模溫機與模流分析)
論文名稱(外文):Study for exentding diecasting die tool life (integrating mold flow analysis and pre-heating die casting die)
指導教授:李碩仁李碩仁引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:模具整合模溫機模流分析
外文關鍵詞:die toolpre-heating die casting dieintegrating mold flow analysis
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本研究主要為鋁壓鑄模具壽命延長研究和製程建立,並結合模溫機與模流分析,傳統上,壓鑄模具之溫度控制和澆道系統之設計主要是依靠“經驗"來決定,但要生產高品質的壓鑄品,僅憑“經驗"並無法滿足模具設計的。藉由模溫機及模流分析協助壓鑄製程的掌控以及模具設計的開發,實有其必要性。
實驗分為硬體實驗及軟體實驗。硬體實驗設備部份,利用模溫機控制模具溫度,包括加熱模具及區域除熱,來達到降低因模具溫度之熱循環所產生的熱疲勞龜裂。軟體實驗設備部份,藉著模流分析找出鑄件缺陷發生的可能位置和種類,再依據發現之缺陷研擬改進,以達到製程的掌控。
使用模溫機來保持模具生產過程中溫度的穩定,來達到降低因模具溫度之熱循環所產生的熱疲勞龜裂。使用FLOW-3D模流分析,預測可能發生的鑄造缺陷,然後再進行開模,就能改善並避免缺陷的發生,以達到製程的掌控。整合模溫機與模流分析,來達到最後整體模具壽命的延長及產品不良率下降。
This is a study on the process and system to extend aluminum die casting die’s tool life. Conventionally, die casting die’s temperature control and gating plan are designed based on experience. However, in order to ensure the quality of die casting, experience alone may not be sufficient. The need for die temperature controller and mold flow analysis to assist die cast production is indeed necessary.
Experiment includes both software and hardware experiment. Hardware experiment includes controlling the die temperature using die temperature controller. By pre-heating the die and dissipating heat on certain areas of the die, we are able to reduce thermal fatigue on the tool steel as temperatures fluctuates and heat cycles through the die. Software experiment includes mold flow analysis to detect different types of defect and the respective area that may occur in the casting. Based on the result from the analysis, improvements are made in order to better control the process.
With the use of die temperature controller we are able to maintain the stability of the temperature during production in order to reduce thermal fatigue. And using “Flow 3D” mold flow simulation software, we can predict the possible defect that may occur during die cast production. These are taken into consideration before the tool is build. Combining the two, we are able to obtain better control of the process in order to extend tool life and reduce scrap rate.
書名頁 …………………………………………………………………ii
論文口試委員審定書 ………………………………………………iii
授權書 …………………………………………………………………iv
中文摘要…………………………………………………………………v
英文摘要………………………………………………………………vi
誌謝 …………………………………………………………………vii
目錄 …………………………………………………………………viii
圖目錄……………………………………………………………………x
第一章 序論…………………………………………………………1

1.1研究目的…………………………………….……………………..1

1.2文獻回顧……………………………………………….…………..2

1.3研究內容……………………………………………….…………..7

1.4本文架構………………………………………….………………..8

第二章 鋁壓鑄模具壽命延長……………………………..10

2.1壓鑄模具的問題點…………………………….…………………10

2.2模具鋼的熱疲勞和融傷特性…………………….……………..17

2.3壽命改善及其對策………………………………….……………20

第三章 壓鑄模溫控制器之原理…………………………..23

3.1模溫機概念………………………………….…………………….23

3.2模溫控制方法……………………………………….…………….24

3.3模溫控制器的使用………………………………….…………….25

3.4研究架構…………………………………………………………..26

第四章 模流分析相關理論與模擬……………………….27

4.1FLOW-3D軟體應用………………….…………………………..27
4.2模流分析方法…………………………….………………………31

4.3數值模擬規劃流程………………………………..……………..33

4.4執行模流分析……………………………………..……………..34

第五章 鋁壓鑄模溫控制與結果比較……………………46

5.1模溫機規格…………………………….…………………………46

5.2建構分析模型…………………………….………………………46

5.3模具製作……………………………………….………………….48

5.4實驗結果-壽命及不良率改善……………….………………….49

第六章 結論…………………………………………………59

未來展望………………………………………………………………59



圖目錄
圖1.1裂痕發生形態的觀察圖…………………………………………2
圖1.2疲勞損傷的進展與壽命之關係………………………………..3
圖1.3熱疲勞龜裂及裂痕的發生形態………………………………..4
圖1.4模具斷面的缺陷發生狀況……………………………………...5
圖1.5模具壽命或表面改質與生產性之關係概念圖………………….7
圖2.1模具加熱及冷卻熱循環………………………………………..10
圖 2.2 壓鑄模具的問題點與研究體系圖……………………………11
圖2.3壓鑄模具的壽命低下要因解析………………………………..12
圖2.4壓鑄模具所發生的缺陷之概略圖和製品狀況圖………………14
圖2.5模具的熱疲勞模型……………………………………………..17
圖2.6熱疲勞試驗機的概略圖…………………………………………18
圖2.7熱循環…………………………………………………………..18
圖2.8模具鋼形狀,尺寸及測定位置圖……………………………..19
圖2.9模具鋼的熱處理履歷圖…………………………………………19
圖3.1模溫機圖…………………………………………………………23
圖3.2模溫機圖…………………………………………………………25
圖4.1三維幾何圖形………………………………………………….27
圖4.2沒有被Solid定義的區域圖…………………………………….29
圖4.3定義一圈『Solid』圖………………………………………...30
圖4.4紅色的區域定義為『Hold』圖…………………………………30
圖4.5流體流經一個固定空間之體積圖………………………………31
圖4.6數值模擬計劃流程圖……………………………………………33
圖4.7電動木工機圖……………………………………………………34
圖4.8高速轉換開始點圖………………………………………………39
圖4.9高速轉換終了整體速度分布圖…………………………………39
圖4.10區域發生內部砂孔現象圖…………………………………….40
圖4.11模穴最後充填區域圖………………………………………….40
圖4.12充填完之溫度分布情形圖…………………………………….40
圖4.13充填過程中熔湯流動受幾何形狀影響圖…………………….41
圖5.1模型圖………………………………………………………….46
圖5.2工件素材圖…………………………………………………….47
圖5.3模具內部設計圖…………………………………………………48
圖5.4整體模具外觀圖…………………………………………………48
圖5.5壓鑄機………………………………………………………….49
圖5.6生產過程圖…………………………………………………….50
圖5.7成品…………………………………………………………….50
圖5.8活動側模具外觀圖………………………………………………51
圖5.9活動側模具外觀圖………………………………………………51
圖5.10固動側模具外觀……………………………………………….51
圖5.11固動側模具外觀……………………………………………….51
圖5.12使用傳統點式水冷卻圖………………………………………51
圖5.13使用改善式油冷卻圖…………………………………………51
圖5.14 5萬次壓鑄模具圖(改善前)………………………………….52
圖5.15 5萬次壓鑄模具圖(改善後)………………………………….52
圖5.16 10萬次壓鑄模具圖(改善前)………………………………..52
圖5.17 10萬次壓鑄模具圖(改善後)………………………………..52
圖5.17 10萬次壓鑄模具圖(改善前)………………………………..53
圖5.18 10萬次壓鑄模具圖(改善前)………………………………..53
圖5.19 10萬次壓鑄模具圖(改善前)………………………………..53
圖5.20 10萬次壓鑄模具圖(改善前)………………………………..53
圖5.21 10萬次壓鑄模具圖(改善前)…………………………………54
圖5.22 10萬次壓鑄模具圖(改善前)…………………………………54
圖5.23 10萬次壓鑄模具圖(改善前)…………………………………54
圖5.24 10萬次壓鑄模具圖(改善前)…………………………………54
圖5.25 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………55
圖5.26 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………55
圖5.27 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………55
圖5.28 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………55
圖5.29 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………56
圖5.30 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………56
圖5.31 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………56
圖5.32 10萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………56
圖5.33 15萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………57
圖5.34 15萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………57
圖5.35 15萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………57
圖5.36 15萬次壓鑄模具圖(改善後)…………………………………57
1.瀨川和喜1985年1月於日本東芝機械株式會社發表其著作:壓鑄用金屬模具設計指南(http://www.aluminum.org/)
2.日刊工業新聞社在2001年7月於(日刊工業出版)發表:熱間用金型之壽命對策(http://www.aluminum.org/)
3.孫自強1997年8月於(工商名錄出版社)發表其著作:延長壓鑄模具壽命技術(http://www.mirdc.org.tw/)
4.布魯斯.R.Munson在2001年11月於(威里課本)發表其著作:Fundamentals of Fluid Mechanics(http://www.alfed.org.uk/site/alfed/home.)
5.Massoud Kaviany在2001年於(John Wiley & Sons)發表其著作:Principles of Heat Transfer(http://www.eaa.net/)
6.洪啟銘與黃士宗在2003年於(鑄造科技期刊)發表其著作:鎂合金壓鑄汽車零件CAE分析(http://www.tmdia.org.tw/)
7.日原政彥在1995年9月於(金屬熱處理第46期-克服熱疲勞龜裂之表面改善)發表其著作(http://www.tmdia.org.tw/)
8.金屬熱處理第48期85年3月(http://www.tmdia.org.tw/)
9.http://www.frechfareast.com.hk/article07.htm
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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