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研究生:吳文賓
研究生(外文):Wen-Pin Wu
論文名稱:精密沖剪模導入EDM對剪斷面平整度之改善研究
論文名稱(外文):Precision Dies Introduce EDM for the Shearing-Section Flatness Improvement
指導教授:韓麗龍韓麗龍引用關係
指導教授(外文):Lee-Long Han
口試委員:施議訓黃聖芳
口試日期:2016-07-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:製造科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:剪斷面平整度、複合式沖剪模、放電加工、田口方法、沖模間隙
外文關鍵詞:Shearing-section flatnesscompound dieselectrical discharge machiningTaguchi methoddie clearance
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下料作業之剪斷面平整度對沖剪零件的尺寸精度影響甚大,傳統沖剪加工方法製作之零件精度,已無法滿足精密配合的要求。因此必須作二次加工,如銑削、研磨等,造成加工時間與成本的增加。本研究是在複合式沖剪模的上模做放電加工(Electrical discharge machining, EDM),希望進一步改善斷面平整度,以及在一個沖壓循環之內,同時完成沖剪作業與精密刮光製程。針對五種不同材料(SUS304, Brass 1/2H, SS400, Copper 1/2H, AL5052),比較不同材料之剪斷面平整度差異。結果顯示SUS304的斷面平整度最不好,因此選擇不銹鋼作為本研究的實驗材料。其次用田口方法之L9(34)直交表,四個主要控制因子包含沖模間隙、沖剪速度、內脫料板反壓力、外脫料板壓料力,找出影響金屬材料沖剪斷面平整度之最佳製程參數。實驗結果顯示當沖模間隙0.01 mm時,可獲得較佳的剪斷面平整度。最後在上模做不同的放電加工量(或刮光量)與放電深度,結果發現EDM加工之後,剪斷面平整度的改善由82.58%提升到99.15%。
Shearing cross-section flatness of blanking operation has a great influence on the dimension accuracy of the punching part. The part accuracy using traditional shearing process can not satisfy the accuracy fit requirement, and must be machined second times, such as milling, grinding, etc. The machining time and cost may be increased. In this study, the punch plate of compound dies was machined by using electrical discharge machining, EDM. This is to improve the shearing cross-section flatness, and accomplish the shearing operation and accurate-abrasive processes similarly in one punch cycle. First, five types of material including SUS304, Brass 1/2H, SS400, Copper 1/2H, and AL5052, were used to compare the difference of cross-section flatness. As a results, the cross-section flatness of SUS304 is the worst, so stainless steel was chosen as experimental material in this study. Secondly, Taguchi method L9(34) orthogonal array was used to find the optimal processing parameters containing four control factors: die clearance, shearing speed, inner striper plate reaction force, outer striper plate compress force. Results show that the better cross-section flatness obtain when the die clearance is 0.01 mm. Finally, punch plate was machined to different EDM amount (shaved amount) and EDM depth. Results find the cross-section flatness improved from 82.58% to 99.15%.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
第二章 文獻探討 3
2.1 文獻回顧 3
2.2 剪切加工 4
2.2.1 剪切過程 4
2.2.2 刮光沖模 5
2.3 沖剪模具基本類型 6
2.3.1 一般下料沖模 6
2.3.2 精密沖模 7
2.4 製品沖剪斷面形狀 8
2.5 沖剪模具設計參數 8
2.5.1 模具間隙 8
2.5.2 沖剪所需的壓力 9
2.5.3 退料力 10
2.6 田口方法理論 10
2.6.1 田口方法的步驟 10
2.6.2 品質特性的定義 11
2.6.3 實驗直交表 13
2.6.4 實驗確認 14
第三章 實驗方法 15
3.1 實驗製品幾何外型設計 18
3.2 沖剪面平整度測量 18
3.3 實驗設備 20
3.3.1 SN1-60氣壓式沖床 20
3.3.2 JMT250L投影機 21
3.3.3 量測治具 22
3.4 試片材質及機械性質 23
3.5 精密沖剪模具設計與製作 23
3.6 沖剪實驗 30
3.7 優化沖剪實驗 30
3.7.1 精密沖剪模參數設定 30
3.7.2 田口方法優化沖剪實驗規劃 31
3.8 導入EDM進一步優化沖剪實驗 32
3.8.1 精密沖剪模導入EDM模具設計 32
3.8.2 精密沖剪模導入EDM使用田口方法實驗規劃 37
第四章 結果與討論 38
4.1 不同材料之沖剪斷面比較 38
4.2 優化沖剪參數對沖剪斷面之比較 41
4.2.1 優化沖剪實驗之S/N比分析 41
4.2.2 優化沖剪實驗之品質特性分析 43
4.2.3 優化沖剪實驗之製程最佳化 44
4.2.4 優化沖剪實驗之確認實驗 44
4.3 模具導入EDM對沖剪斷面的影響 45
4.3.1 精密沖剪模導入EDM之S/N比分析 47
4.3.2 精密沖剪模導入EDM之品質特性分析 50
4.3.3 精密沖剪模導入EDM之實驗製程最佳化 51
4.4 確認實驗比較 52
第五章 結論 53
5.1 結論 53
5.2 未來展望 54
參考文獻 55
附 錄 A:各種材料的抗剪及抗拉強度 56
附 錄 B:彈簧定數(kg/mm) 57
符號彙編 60
1.Jang-Ping Wang, “A novel fine-blanking approach”, Springer-Verlag London 2014,pp.1015-1019.
2.阮翔瑜,精密齒型衝剪加工之製程參數研究,碩士論文,國立台北科技大學製造科技研究所,臺北,2008。
3.余俊德,附V行壓環之精密剪斷有限元素分析,碩士論文,國立交通大學機械工程研究所,新竹,2002。
4.李建平,剪斷加工中刮光工程對剪斷切口面之影響,碩士論文,逢甲大學材料與製造工程碩士在職專班機械工程組,臺中,2009。
5.巫益賢,微小齒輪的精微沖壓連續模具設計與製作之研究,碩士論文,國立高雄應用科技大學模具工程碩士班,高雄,民國九十五年七月。
6.杜國印、鄭軒洲、林志浩,精微精密下料成型技術,機械工業雜誌309期,民國九十七年十二月。
7.游正晃,沖床與沖模,科技圖書股份有限公司,民國七十一年九月,第70~79頁。
8.王仰舒,模具設計,徐氏基金會,民國八十 一年五月,第2-5~2-6頁。
9.林龍震、陳永濱、陳炳明,沖壓模具,金禾資訊股份有限公司,民國九十四年,第3-2~3-13頁。
10.陳永濱,模具設計學,文笙書局股份有限公司,民國七十七年五月,第211~ 214頁。
11.徐佳銘,沖壓技術手冊,新太出版社,民國六十五年二月,第32~45頁。
12.李輝煌,田口方法,高立圖書有限公司,民國100年五月,第24~41頁。
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