2026-01-No1-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 (2026-01-No-1)：

#技術主題 : #圓頭球形螺栓多道次鍛造成形 CAE 分析案例

圓頭球形螺栓（Ball Head Bolt）頭部為球體狀，專為需要多向旋轉、擺動或角度補償的機械機構設計。其功能類似人體關節，可提供 360 度轉動自由度，廣泛應用於汽車懸吊、轉向拉桿、氣壓棒連接件及自動化連桿。

本案例之法蘭銲接螺帽，其螺紋規格 M12、螺紋長度 30 mm、球頭直徑 20 mm，材質為中鋼線材 10B33 鋼材。
製程設計為2道次鍛造成形，成形道次模具尺寸參考鍛胚設計尺寸。

多道次鍛造製程設計為：

第零道次 (S0) : 線材剪切下料。
第一道次 (S1) : 鍛壓成形，頭部打頭預成形。
第二道次 (S2) : 鍛壓成形，球頭成形。

從有限元素分析CAE結果知，成形負荷：第1及第2道次，分別為21 及 69噸，共 90 噸。

利用CAE分析軟體，進行法蘭銲接螺帽多道次鍛造成形分析，可在不實際試模的情況下，預測材料流動、塑性應變分佈、成形負荷等資訊。鍛胚球頭頂端為主要變形區，對於上模仁磨損及破壞之影響較大，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。

#CAE分析動畫：

1. 圓頭球形螺栓多道次鍛造成形 - 模具及鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/lAPVp2Lk3mI ]

2. 圓頭球形螺栓多道次鍛造成形 - 鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/0lFJLCYWzSA ] 

應用該技術，可協助產業透過『圓頭球形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。

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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. 2026-01-No1, 圓頭球形螺栓多道次鍛造成形 CAE 分析案例, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_9efc0ef1-a189-473a-b206-6ec23794467f

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

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#Further Information : 

#Article Type : CAE case study.
#Title : CAE case study of multi-stage forging process for a ball head bolt.
#Product : Ball head bolt, M12, CSC 10B33 steel.
#Technology : Product design, Process design, Die design, CAE, FEM, Simulation, Analysis, Simufact.Forming.
#Process Design : Wire cutting, Feeding, Forging, Heading, Upsetting, Preforming, Finishing.
#Benefit : Prediction, High Accuracy, Low-cost, Continuous Assessment, Environmental Robustness, Proactive Maintenance, Easy Integration, Early Warning.

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