單點增量成形加工之製程最佳化分析

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廖堉博(Yu-Po Liao) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

單點增量成形加工之製程最佳化分析

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摘要(中)

本文利用有限元素軟體ABAQUS及實驗設計法進行圓錐杯增量式板金成形最佳化分析，並結合承板設計探討沖頭及路徑之加工條件對成品最薄厚度、厚度均勻性之影響，最終獲得最佳之加工條件，以達提升最薄厚度及厚度均勻性的目的。
本文實驗設計以四種參數進行增量式板金成形，包括Z軸進給量、沖頭轉速、進給速度以及沖頭大小。實驗設計法採用適合建構二階反應曲面Box-Behnken四因子三水準設計，共計25組模擬實驗點，利用統計軟體Minitab依ABAQUS有限元素軟體分析之結果進行迴歸分析，以建立成品最薄厚度及厚度均勻性之預測模型，進而探討各因子對品質特性之影響，並找出最佳化條件。再以有限元素模擬結果對本文所建構之預測模型進行檢驗，其結果顯示預測模型具有一定準確度。

摘要(英)

An FEM model of incremental sheet metal formed cone-cup is developed under the ABAQUS software. To observe the influence of punch and tool path geometric parameters to the thinnest thickness and thickness uniformity of the finished. Also, intend to find the incremental forming condition for optimum design.

The factors in the design including the punch diameter, punch forming processing rate(mm/s), punch rotation speed(rpm) and Z-direction processing feed. The experiment adopts 25 groups of analogs with the Box-Behnken design. Using the Minitab software to do the regression analysis and develop the prediction equations. It’s excepted using the FEM model and surface response methodology to find the optimum design of the thinnest thickness, and thickness uniformity. Through the results of FEM simulations to verify the prediction equations with considerable accuracy.

關鍵字(中)

★ 有限元素分析

關鍵字(英)

★ SPIF
★ FEM
★ Box-Behnken

論文目次

摘要 i
Abstract ii
謝誌 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
符號說明 x
第一章緒論 1
1-1前言 1
1-2文獻回顧 3
1-3研究動機與目的 6
1-4本文架構 8
第二章單點增量基本理論 9
2-1 單點增量成形之成品厚度 9
2-2單點增量成形應力理論 10
2-2-1圓周方向靜力平衡方程式 12
2-2-2厚度方向應力靜力平衡方程式 12
2-2-3經緯方向應力靜力平衡方程式 13
2-3 SPIF成形刀具路徑建構 15
2-3-1零件模型 16
2-3-2階梯式刀具路徑 16
第三章有限元素法與實驗設計法 18
3-1有限元素分析系統 19
3-1-1有限元素軟體介紹-ABAQUS 21
3-2有限元素軟體設定 22
3-2-1有限元素模型之基本假設 22
3-2-2單點增量成形之模具建立及加工參數 23
3-2-3試片板材最薄厚度及厚度均勻性 26
3-2-4材料及臨界值設定 28
3-2-5有限元素網格收斂性分析 29
3-3模擬結果驗證 32
3-4反應曲面法 (Response Surface Methodology，RSM) 34
3-4-1迴歸分析基本理論 34
3-4-2模擬實驗因子與水準 37
3-4-3中心點實驗 38
3-4-4中心點實驗因子設計：曲率效果估計 39
3-4-5 Box-Behnken實驗設計法 40
第四章結果與討論 42
4-1模擬結果 42
4-1-1圓錐杯單點增量成形分析結果例 42
4-1-2中心點實驗結果 46
4-1-3 Box-behnken實驗設計法 50
4-2迴歸模型建構 52
4-2-1最薄厚度之迴歸分析 52
4-2-2厚度均勻度之迴歸分析 55
4-2-3殘差分析 58
4-3迴歸模型檢驗 61
4-4最佳化分析 63
第五章結論與建議 65
5-1結論 65
5-2後續探討 66
參考文獻 67

參考文獻

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指導教授

葉維磬(Wei-Ching Yeh)

審核日期

2020-12-4

推文