2025-06-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 (2025-06-No-2)：

#技術主題 : #六角螺栓多道次鍛造成形CAE分析案例

六角螺栓是一種常見的機械扣件，由六角頭部與螺紋桿身所組成，其主要功能是用來將兩個或多個物件牢固地結合在一起，其頭部為六角形，方便使用扳手或套筒工具施力鎖緊，桿身具有螺紋，常與螺帽或墊圈搭配使用，以增加鎖固效果與分散壓力，六角螺栓可應用於各種結構連接，如機械組裝、建築鋼構、橋梁、汽車零件等，適用於承受拉力、剪力或結構荷重的位置。

在此分析案例中，六角螺栓材質為中鋼線材 10B38 球化材。螺栓規格為 M24x3，主要尺寸包括頭部六角凸緣對邊長度為 41 mm，頭部凸緣高度 15 mm，桿身長度為 110 mm。製程設計為3成形道次與1沖切加工道次，成形道次模具尺寸參考鍛胚設計尺寸，沖切加工模具主要設計參數包括：剪切寬度 1 mm、剪切刃口圓角 0.1 mm、剪切內孔斜度5度、剪切模具斜度25度、固定模具斜度30度。

多道次鍛造製程設計，包括：
第零道次 (S0) : 線材剪切下料。
第一道次 (S1) : 前向擠製，桿身成形。
第二道次 (S2) : 鍛壓，頭部預成形 (梯形)。
第三道次 (S3) : 鍛壓，頭部成形 (圓形凸緣)。
第四道次 (S4) : 沖切，完成六角頭部。

從有限元素分析CAE結果知（1）成形負荷：第1至第3道次，分別為 18 / 74 / 170 / 45 噸，共 262 噸（2）剪切負荷為 45 噸。
利用CAE分析軟體，進行六角螺栓多道次鍛造成形與剪切加工分析，可在不實際試模的情況下，預測材料流動、塑性應變分佈、成形與剪切負荷等資訊，未來亦可在在鍛胚高應變區，如材料主要變形區(頭部)與剪切區域(六角頭形)，此處對於模具磨損及破壞之影響甚大，未來可針對鍛胚預成形及模具設計進行改善優化設計，以減少開模試錯次數、降低材料浪費、提升模具壽命與成品品質穩定性。

應用該技術，可協助產業透過『六角螺栓多道次鍛造成形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。

#CAE分析動畫：

1. 六角螺栓多道次鍛造成形(含沖切) - 模具及鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/bclpiPeIOas ] 

2. 六角螺栓多道次鍛造成形(含沖切) - 鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/4BeipPn_9iM ]

----

#參考資料：

[1] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2025-06-No2, 六角螺栓多道次鍛造成形CAE分析案例, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_79533635-2752-4cff-a624-10e5b7c5ca67

----

Tag: #Fastener, #Bolt, #Forging, #CAE, #Screw.

----