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研究生:王健銘
研究生(外文):Chien Ming Wang
論文名稱:磁力微成形之模具設計與解析
論文名稱(外文):Mold design and analysis of the electromagnetic micro-forming process
指導教授:劉春和劉春和引用關係
指導教授(外文):Chun-Ho Liu
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:微成形磁力成形動態有限元素法
外文關鍵詞:micro-formingelectromagneticdynamic FEMspring back
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現今科技發展快速,元件尺寸已發展到奈米的單位,而微成形加工也相對變的格外重要。本文探討之磁力成形是研究磁力與非導磁性的薄板材料間之成形製程,係利用磁的穿透性吸引冲頭,在移動受吸引作用的冲頭,使非導磁的材料產生變形。此方法類似冲壓成形法,本文利用磁力之特性,觀察其冲頭、模仁、衝程距離與磁極之間於加工中的相互關係與影響。
本文首先利用ANSYS軟體分析磁場的磁力與各種冲頭、模仁及磁極間的相互關係。再利用動態有限元素軟體LS-DYNA分析薄板材料之磁力微成形。同時考慮不同方式之彈回解析並與實驗之結果作一比較分析。
由模擬結果得知,兩種彈回解析方式之結果相當一致,與實驗之數據亦相當吻合。故本文建議之數值模式值得應用於相關之成形分析。可知本研究建立之解析模式能有效地應用在磁力成形之相關研究。亦能夠應用於精密的3C產品、半導體及光機電產業之成形製造。
The development in science and technology is fast now; the products are designed and manufactured by nanometer scale, it makes the micro-forming processes more important today. In micro-forming, the using of nontraditional technologies such as EDM, WEDG, PVD, PVC etc..., is rather normal. In this study, an electromagnetic micro-forming process is designed that the induced electromagnetic force will attract the ferromagnetic punch to contact the workpiece, and then forced the workpiece to deform.
The experimental apparatus for the electromagnetic micro-forming process will be designed and manufactured. Meanwhile, the analysis of the micro-forming process by the dynamic FEM is examined. The relative experiment will proceed simultaneously. The sizes and shapes of the forming die and punch are discussed in details. Two solving methods for spring back phenomenon will be observed and assessed. These analytical results have been rather useful in the tools design, the products control and forming limit prediction. The most significant advantage is developing the precise analysis technology to suit for the future necessity of manufacturing processes in 3C industries.
摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目錄 iv
符號說明 x
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2磁力運用之文獻回顧 1
1.3研究動機與目的 3
1.4論文架構 3
第 二 章 基礎理論 6
2.1動態有限元素法 6
2.1.1統制方程式(governing equations) 6
2.1.2有限元素離散化 7
2.1.3顯性與隱性解法 9
2.2電磁場基本原理 13
2.2.1 麥斯威爾(Maxwell)方程式 13
2.2.2磁場應力方程式 15
2.2.3電磁線圈磁力方程式 17
第 三 章 實驗方法與模具設計 23
3.1簡介 23
3.2磁力成形方式 23
3.3設備設計 24
3.3.1電磁線圈設計 25
3.3.2磁極設計 25
3.3.3冲頭設計 26
3.3.4模具設計 26
3.4實驗注意事項 27
3.5量測方法 27
第 四 章 解析軟體與參數設定 37
4.1 LS-DYNA分析 37
4.1.1幾何模形建立 38
4.1.2網格元素形態 38
4.1.3邊界條件 38
4.1.4接觸條件 39
4.1.5材料定義 39
4.1.6彈回模擬方式 41
4.2 ANSYS (Workbench) 分析 42
第 五 章 結果與討論 50
5.1實驗結果 50
5.1.1冲頭形狀的影響性 50
5.1.2 模孔導磁性的影響 51
5.1.3磁極成形的差異 51
5.1.4 衝程量的影響 52
5.2彈回模擬結果 52
5.2.1 彈回模式ㄧ與彈回模式二之差異 53
5.2.2工件元素大小的差異 53
5.2.3三角形與四邊形元素的影響 53
5.3磁極之模擬結果 54
第 六 章 結論 73
6.1結論 73
6.2未來展望 74
參考文獻 75
簡 歷 77
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