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研究生:吳彥龍
研究生(外文):Yan-Lung Wu
論文名稱:預形設計對馬口鐵平板捲邊成形之影響
論文名稱(外文):Effects of Preform Design on Plane Tinplate Curling
指導教授:徐中華
指導教授(外文):Cheung-Hwa Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:模具工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:預形設計平板捲邊田口方法最佳化
外文關鍵詞:Preform designPlane curlingTaguchi methodOptimize
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本研究利用數值模擬與實驗方法分兩階段研究首先探討預形設計對馬口鐵平板捲邊製程之影響,最後再以田口方法驗證參數影響性並預估最小捲邊。

第一階段研究為考慮製程之關鍵尺寸,包括料片長度、預形長度、預形角度與預形圓角等,設計一系列的預形尺寸,應用DYNAFORM有限元素分析軟體,針對 0.18 mm 馬口鐵平板材,考慮捲邊直徑為1.5、2與 4 mm 之條件,分別進行預形與捲邊之製程模擬,找出捲邊成形之各參數影響特性,並進行實驗驗證。另外,模擬預測的捲邊外形接近實驗結果。捲邊直徑為1.5與2 mm時,馬口鐵平板經預形成形後可成功地完成剖面接近全圓之捲邊。

第二階段為利用預形設計對捲邊之影響參數以田口法L18直交表來設計水準,以望小為目標預估最小捲邊直徑,經田口法最佳化得到最小捲邊直徑為1.1mm,為目前預估之最小捲邊直徑。從兩階段研究中研究結果顯示所使用預形設計對馬口鐵平板捲邊成形之影響為有效,當料片長度增加時會造成料片挫曲。料片夾角與捲邊之直徑需要適當地搭配,不適當的角度會造成模具直接對料片推擠導致捲邊失敗。預形長度應小於捲邊之半徑,以避免側向力量而造成料片挫曲。
This study used simulations and experiments to investigate the effects of preform design on the plane curling process of tinplate. The main parameters, considered in the study, included the length of blank sheet, and the length, angle and radius of the preform design. To predict feasible forming conditions and the minimum curling radius of the 0.18 mm thickness tinplate, a commercial software package, DYNAFORM, was used to simulate the preforming and plane curling processes for different curling die diameters of 1.5, 2 and 4 mm, respectively. Experiments were then carried out to assess the predicted results. Moreover, the predicted results were in good agreements with experimental ones. The die diameters of 1.5 and 2 mm leaded to a better quality of the curled edge of tinplate, in which the cross section has a profile close to a circle.

The second stage concentrates on preform design by using Taguchi method to optimize the minimum crimp diameter which is 1.1 mm for the current study. The two stage study results show that the preform design highly affects tinplate curling. The results show that an increase in the blank length caused a buckling. There is a relationship between the blank angle and the curling diameter. On the condition of an inappropriate blank angle, the die directly impacted onto the blank and leaded to failure. The blank length should be less than the curling radius to avoid a lateral force on the blank and thus a buckling.
摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 捲邊成形相關文獻 3
1.3 研究目的 5
1.4 論文架構 5
第二章 原理與方法 7
2.1 彎曲成形原理 7
2.1.1 板材塑性變形 7
2.1.2 板材彎曲過程 8
2.1.3 正向異向性 9
2.2 捲邊成形原理 9
2.3 有限元素方法 11
2.3.1 彈塑性有限元素理論 11
2.3.2 降伏準則 12
2.3.3 隱性解法與顯性解法 12
2.3.4 薄殼單元類型 14
2.3.5 接觸與摩擦問題 14
2.4 最佳化方法 15
2.4.1 田口品質工程 15
第三章 模擬分析與實驗方法 20
3.1 軟體介紹 20
3.2 預形設計與模具設計 20
3.2.1 模具設計 21
3.3 材料試驗 23
3.4 模擬架構 28
3.4.1 模擬流程 28
3.4.2 模擬參數 28
3.4.3 預形模擬 30
3.4.4 捲邊模擬 30
3.5 實驗架構 30
3.5.1 實驗流程 33
3.6 最佳化設計 34
3.6.1 田口品質工程 34
3.6.2 控制因素水準之選定 34
3.6.3 直交表運用 36
3.6.1 模擬結果 37
3.6.2 信號雜音比(S/N)與回應表 40
3.6.3 變異因素(ANOVA)分析 44
3.6.4 最佳組合 45
第四章 結果與討論 46
4.1 模擬結果 46
4.1.1 捲邊模擬結果 46
4.2 實驗結果 50
4.2.1 預形實驗結果 50
4.2.2 捲邊實驗結果 51
4.3 負荷曲線 53
4.4 田口法最佳化設計 55
第五章 結論與未來展望 56
5.1 結論 56
5.2 未來展望 57
參考文獻 58
作者簡介 60
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