2023-09-No2-扣件知識文章

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件知識文章 (2023-09-No-2)：

#知識主題 : #車輪螺帽多段鍛壓成形方法

一般通孔型車輪用螺帽的習知製造方法為：(S1)線材下料(S2)鍛胚整形(S3)沖孔(S4)銲接帽蓋(S5)車修，在製程中利用沖孔移除腹板，其腹板體積約為鍛品體積之10～25%，導致產生大量廢料，且後續有銲接加工及車修外形，將增加人力耗費與時間成本。

張等人[1] 提出螺帽多道次鍛造方法，包括(S1)線材下料(S2)鍛胚整形及成形定位孔(S3)反擠製成形內盲孔(S4)多段鍛壓成形鍛胚。多段鍛壓成形之沖頭作業流程為：沖頭定位、下壓 、抬升、下壓。

該方法可根據母模成形部的外形特徵，調整多段鍛壓法之抬升量與下壓量，使胚料成形過程中不易產生疊料缺陷，提升鍛件品質。透過多段鍛壓方法，可產出具有盲孔且具有特定外形之鍛胚，且不需進行銲接加工與車修外形，可減少廢料產生、人力耗費及時間成本等優點。

應用該技術，可協助產業透過『車輪螺帽多段鍛壓成形方法』，建立『螺帽鍛造方法』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

專利申請範圍:
1. 一種螺帽製造方法，包含：提供一母模，該母模具有軸向相對的一第一端與一第二端，該第一端朝該第二端的軸向方向定義一下壓方向，該第二端朝該第一端的軸向方向定義一抬升方向，該母模具有沿著一軸向延伸的一模穴，且該模穴內具有一第一徑寬及一第二徑寬小於該第一徑寬；將一待加工胚料放置於該模穴中；使一沖頭與該待加工胚料接觸並朝該下壓方向移動；執行一分段工序，在該分段工序中，先使該沖頭朝該抬升方向移動一抬升距離，再使該沖頭朝該下壓方向移動一分段衝壓距離，且該抬升距離小於該分段衝壓距離；其中，該分段工序共執行一分段次數，該分段次數為至少1次；及於執行該分段工序後，使該沖頭朝該下壓方向移動，使該待加工胚料形成一成形胚料，該成形胚料具有對應該模穴中該第二徑寬小於該第一徑寬的一形狀且具有一盲孔。

2. 如請求項1的螺帽製造方法，其中，該模穴內具有一母模成形部，該母模成形部具有一向內凸出形狀，該成形胚料具有對應該母模成形部的一胚料成形部。

3. 如請求項2的螺帽製造方法，其中，該母模成形部具有由至少一圓角半徑所定義的表面，該抬升距離等於該母模成形部的該圓角半徑。

4. 如請求項2的螺帽製造方法，其中，該母模成形部具有由至少一圓角半徑所定義的表面，該抬升距離等於該母模成形部的該圓角半徑與一裕度值的總和，該裕度值的範圍為0.01mm~0.1mm之間。

5. 如請求項1的螺帽製造方法，其中，該分段次數為至少2次。

6. 如請求項5的螺帽製造方法，其中，該模穴內具有一母模成形部，該母模成形部的表面具有一第一端、一第二端及一臨界位置，該臨界位置位於該母模成形部的該第一端與該第二端之間，一第二距離係定義為自該母模成形部的該第一端至一臨界位置的一軸向長度，該分段衝壓距離等於該第二距離除以該分段次數後再加上該抬升距離。

7. 如請求項6的螺帽製造方法，其中，於該母模成形部的表面一任一位置具有一成形角，該成形角係定義為自該任一位置的一切線方向與一軸向方向之間的銳角夾角；該臨界位置為具有一成形角不大於一內傾角且最靠近該母模成形部的該第一端的一位置；該內傾角度的範圍為10度~20度。

8. 如請求項7的螺帽製造方法，其中，該內傾角度為15度。

9. 如請求項2的螺帽製造方法，其中，在將該待加工胚料放置於該模穴中的情形下，該待加工胚料與該母模成形部之間具有在軸向上為最小距離的一第一距離；使該沖頭與該待加工胚料接觸並朝該下壓方向移動該第一距離後，執行該分段工序。

10. 如請求項1~9中任一項的螺帽製造方法，其中，該待加工胚料的材料係為選自碳鋼、合金和不鏽鋼中之任一者；在該待加工胚料的材料為碳鋼的情形下，該分段次數為3~5次；在該待加工胚料的材料為合金的情形下，該分段次數為6次以上；在該待加工胚料的材料為不鏽鋼的情形下，該分段次數為10次以上。

----

#參考資料：

[1] 張朝誠, 許家豪, 張婉琪, 吳國鼎, 曾奕祺, 王文琦, 20221201, 螺帽製造方法, TWI785902, 財團法人金屬工業研究發展中心.

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件知識文章, Vol. 2023-09-No2, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_101e0a78-a445-4f8e-9eac-6eded4afb8dd

----

Tag: #Fastener, #Nut, #Forging.

----