2025-08-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 (2025-08-No-1)：

#技術主題 : #帶墊圈六角法蘭螺帽壓合技術

車用扣件中的『帶墊圈六角法蘭螺帽』，其製程係利用錐形沖頭對螺帽鉚接環施加壓力，使鉚接環擴孔後與墊圈結合。在壓合過程中，常見的品質問題包括：
(1) 墊圈壓合後脫落；
(2) 壓合過緊導致墊圈無法旋轉；
(3) 鉚環邊緣產生皺褶與毛邊等缺陷。

Pan 等人[1] 為確保M8螺帽在壓合墊圈後，既能固定又可自由旋轉，採用反應曲面法進行參數設計，並以 DEFORM-3D 進行壓合成形模擬，模擬之螺帽、墊圈與沖頭之材料分別為 25Cr2MoVA、35CrMoV 與 Cr12MoV，評估以(1) 沖頭角度(2) 沖壓速度(3) 沖頭行程等三項製程參數對壓合力的影響，從分析結果知：

1. 壓合過程分為三階段：

(1) 接觸期：沖頭與鉚合圈接觸，負荷開始上升。

(2) 變形期：鉚合圈在沖壓力作用下產生塑性變形，材料向外延展，與沖頭接觸面積擴大，負荷逐步下降。

(3) 大變形期：當變形直徑達最大值後，沖頭持續下壓，鉚合圈進一步變形，負荷再度上升。

2. 製程參數的影響：

(1) 沖頭角度：角度愈大(如 45度)，軸向位移更容易轉換為徑向擴張，所需壓合力較小。

(2) 沖壓速度：在 8–12 mm/s 範圍內影響不顯著，但速度過高會導致材料流動不均與皺褶缺陷。

(3) 沖頭行程：影響最為顯著。行程過小會造成墊圈鬆脫，過大則易產生過緊與毛邊，在中等行程時，可獲得最低壓合力。

3. 最佳化結果：
以壓合力最小化為目標，最佳參數組合為：沖頭角度：45度 / 沖壓速度：8 mm/s / 沖程：0.7 mm。
在此條件下，壓合力最低值約為 2.2 kN，對應之鉚邊直徑約 10.5 mm。

此研究利用 DEFORM-3D 模擬螺帽與墊圈的壓合成形，成功預估不同製程參數對壓合力的影響。結果顯示，透過最佳化參數設定，可有效降低壓合力，避免墊圈脫落或卡死，並減少毛邊與皺褶等外觀缺陷，進而提升組裝品質與可靠度，適用於大規模汽車零件生產。

應用該技術，可協助產業透過『帶墊圈六角法蘭螺帽壓合技術』，建立『壓鉚製程設計』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] Pan, H., & Zhang, D. (2025, July). Press-fit process analysis and parameter optimization for nuts with washers. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 3067, No. 1, p. 012030). IOP Publishing., https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/3067/1/012030/meta

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2025-08-No1, 帶墊圈六角法蘭螺帽壓合技術, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_edc4ac8f-21f8-4725-9f5b-c1418625eca3

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Tag: #Fastener, #Nut, #Riveting, #Die, #Screw.

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