臺灣博碩士論文加值系統

齒輪是機械傳動上最被為使用之機械元件之一，因傳動效率高，並因選擇不同之齒數、模數或自由改變與主軸之交錯形式都可得到較高之轉速比，故被廣泛的應用於航空業、機械業及汽車業。使用常溫閉模鍛造成形傘齒輪，可得到較好之機械性質，並和傳統切削方式相比可大為節省製程上材料之浪費，達到低成本高效率等優點，故使用冷閉模鍛造成形之技術亦逐漸受到業界上的注意。本研究主要探討是利用鋁合金Al6063-O之圓棒以冷閉模鍛造成形傘齒輪並配合導入電腦輔助工程(Computer Aided Engineering﹐CAE)技術及有限元素分析模擬軟體(Design Environment for Forming﹐ DEFORM-3D)來進行製程上的研發。並探討傘齒輪成形時之負荷-位移曲線、充填率配合DEFORM-3D來進行交互比對，以驗證實驗和模擬分析之準確性，並可透過模擬來分析材料成形時內部之等效應力、等效應變等參數，以利於往後製程或模具上之更改，大為縮短製程或模具研發所耗費之時間及人力。

Gears are one of the most important parts in mechanical facilities due to the high efficiency of transmitting force and motion from one shaft to the other. Those are used widely not only in aviation industry but also automobile industry. However, comparing with traditional metal cutting process, forging process offers mass production and reduces waste of material. Therefore, this study presents the cold closed-die forging process, a novel forming technique gear in forging bevel gear with both numerical and experimental studies. The study could be divided in the following steps: First, finite element method (FEM) was carried out to evaluate punch load and material flow for forming tool design. Second, punch and die were fabricated to perform closed-die forging process based on FEM results. Finally, verification of the load-stroke curve between experimental and numerical results was preformed. The results show that the numerical results are in good agreement with experimental results. The findings provide useful information for the improvement of the design of closed-die forging process.

摘要 I
ABSTRACT II
致謝 Ⅲ
目錄 IV
符號索引 VII
圖表索引 IX
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 4
1.3 文獻回顧 5
1.3 論文架構 6
第二章鋁合金機械性質與鍛造製程之研究 7
2.1 鋁合金的介紹 7
2.1.1 鋁的化學性質 7
2.1.2 鋁的機械性質 7
2.1.3 鋁合金的類別與成份 10
2.1.4 鍛造用材料 14

2.2 鍛造製程 17
2.2.1 不同模具形式之鍛造製程 18
2.2.2 不同鍛造製程溫度之分類 20
2.2.3 鍛造負荷 23
2.2.4 可鍛性 25
2.2.5 鍛造製程之潤滑劑分類 26
2.3 傘齒輪簡介 28
2.4 傘齒輪的塑性加工原理 29
第三章數值模擬分析 31
3.1數值模擬之目的 31
3.2數值模擬於金屬塑性加工應用 32
3.3塑性成形之有限元素力學分析 35
3.4 DEFORM軟體之簡介 40
3.5傘齒輪製程之模擬 47
第四章 實驗方法與步驟 49
4.1 材料預處理 49
4.2 實驗設備介紹 51
4.3 加強環設計 55
4.4 鍛造模具設計 59
4.5 實驗流程 72
4.6 實驗步驟 74
第五章 結果與討論 75
5.1 模擬模型建立 75
5.2 定剪摩擦因子對成形性之影響 79
5.3 成形速度對成形性之影響 81
5.4 傘齒輪成形流動 83
5.5 傘齒輪之等效應力 87
5.6 傘齒輪之等效應變 91
5.7 傘齒輪成形負荷比較 94
5.8 傘齒輪充填率 95
第六章 結論與建議 96
6.1 結論 96
6.2 未來研究之展望與建議 98
參考文獻 99
作者簡介 101

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