2025-05-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 (2025-05-No-2)：

#技術主題 : #馬車螺栓圓形凸緣剪切加工CAE分析案例

馬車螺栓(圓頭方頸螺栓，Carriage Bolt)具有圓頂頭部、方形頸部與螺紋部(桿身部)的螺栓。在此馬車螺栓剪切加工CAE案例中，螺栓規格為 M12x1.75、材質為中鋼 10B33球化鋼材，採用四道次冷鍛成形，包括(S0)線材剪切下料、(S1)前向擠製線材整形、(S2)上圓下方過渡預成形、(S3)圓頭與方頸部鍛壓預成形與(S4)六角孔擠製成形。在成形過程中，因為方頸幾何造成材料流動不均，造成異形凸緣，因此需進行圓形凸緣剪切加工。

在此分析案例中，異形凸緣最大外徑為 23.87 mm，目標圓形凸緣外徑為22mm。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。

從有限元素分析CAE結果知：

1.成形負荷，第一至第四道次，分別為 40 / 13 / 54 / 93 噸，合計 200 噸。

2. 剪切負荷為 8.65噸。

3. 採用此剪切模具，可以將異形凸緣(最大外徑 23.87 mm)，經過壓扁後，完成剪切為外徑 22 mm 之圓形凸緣。

利用CAE分析軟體，進行馬車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，即材料激烈變形區與剪切區域，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『馬車螺栓圓形凸緣剪切加工CAE分析案例』，建立『螺栓剪切加工技術』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

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#CAE 動畫：

#馬車螺栓 - 螺栓鍛胚模具剪切過程 - Iso View :
[https://youtu.be/JIJK1wbtJ14?si=J64cyhZr71ZePsIv]

#馬車螺栓 - 螺栓鍛胚模具剪切過程 - Top View :
[https://youtu.be/Pb7s6a3VmIg?si=n8obh9HaLcv2UHFD]

#馬車螺栓 - 螺栓鍛胚剪切過程 - Iso View :
[https://youtu.be/ZbeSsGnV_iE?si=0yywQcSktao9kaMo]

#馬車螺栓 - 螺栓鍛胚剪切過程 - Top View :
[https://youtu.be/XQvn3jPX_48?si=yep9pmP5rJUa6Vnu]

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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. 2025-05-No2, 馬車螺栓圓形凸緣剪切加工CAE分析案例, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_cc2f97ea-d624-4d6c-9808-1cd381b0abc3

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