2026-03-No2-扣件技術新訊
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 #扣件技術新訊 (2026-03-No-2)：
#技術主題 : #雙凸緣螺栓合模成形CAE分析案例
雙凸緣螺栓(double flange bolt)為一體式功能型扣件，於單一螺栓上整合兩個凸緣，可同時具備鎖固、定位、止擋及擴大承壓面等功能，廣泛應用於汽車、機械設備、板金件及各類特殊連接結構。傳統製程中，通常先以鍛造方式成形端部凸緣，再透過切削加工製作桿身凸緣，最後以搓牙方式成形螺紋，此製程存在材料浪費高與加工時間長等問題，影響整體生產效率。另一種方式為採用『合模成形機』進行複動成形。其作法是利用一對水平(徑向)對開模具夾持鍛胚，並透過軸向運動的沖頭施加壓力，使鍛胚產生塑性變形，進而成形桿身凸緣(類似打頭製程)。
本期CAE案例為『雙凸緣螺栓合模成形』CAE分析案例，在螺栓頭部及桿身段，分別具有凸緣特徵(外徑18x厚度5mm、外徑16x厚度5mm)，桿身凸緣側有M10x1.5之外螺紋，螺栓全長70mm、螺栓材質為中碳硼鋼 10B33 球化材。
製程設計為：
第零道次 (S0) : 線材剪切下料。
第一道次 (S1) : 頭部凸緣鍛壓成形。
第二道次 (S2) : 鍛胚翻轉，桿身凸緣鍛壓成形。
從有限元素分析CAE結果知，
(1) 第一道次：沖頭成形負荷 43 噸、模具夾持力 27 噸。
(2) 第二道次：沖頭成形負荷 18 噸、模具夾持力 19 噸。
利用CAE分析軟體進行雙凸緣螺栓的合模成形模擬，可在無需實際試模的情況下，預先掌握材料流動、塑性應變分布及成形負荷等關鍵資訊。分析結果顯示，鍛胚端部凸緣為主要變形區，屬於大應變區域。此區域對沖頭磨損影響顯著，亦較容易導致鍛胚凸緣產生破裂。未來可針對鍛胚預成形、模具設計及設備結構進行優化。透過系統性改善，可有效減少開模試錯次數，降低材料浪費，同時延長模具使用壽命，並提升成品品質的穩定性。
#CAE分析動畫：
1. 雙凸緣螺栓合模成形 - 模具及鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/9WMS9mFZr78 ]
2. 雙凸緣螺栓合模成形- 鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/M0qA3WHaYmg ]
應用該技術，可協助產業透過『雙凸緣螺栓合模成形CAE分析案例』，建立『CAE成形分析』之技術能量及相關研究開發之參考資料。
根據公開的網頁及專利資訊，可提供相關類似技術與產品之公司，如：智富機械有限公司、智品精密機械有限公司、毅鋼企業股份有限公司、侑城股份有限公司 ... 等公司
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#參考資料：
[1] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2026-03-No2, 雙凸緣螺栓合模成形CAE分析案例, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_256e577c-a1b2-4bf4-b03f-df07e1e6804d
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Tag: #Fastener, #Bolt, #Forging, #CAE, #Screw.
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#Further Information :
#Article Type : Technical Paper Review, Patent, Summary.
#Title : CAE Case Study of Double-Flange Bolt Upset Forging Using Split Dies
#Product : Bolt, Self-clinching Bolt.
#Technology : Multi-Stage Forging, Process design, Die design,
#Process Design : Coil cutting, Heading, Upsetting, Forward extrusion, Backward extrusion.
#Benefit : High production efficiency, Low material waste, High material usage.
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