以田口方法探討AA1050鋁板單點增量成形之厚度改善

Investigation on Thickness Improvement for Aluminum AA1050 Single Point Incremental Sheet Forming Using Taguchi Method

林宏祈(Hong-Chi Lin)

指導教授 ： 蔡哲雄

國立臺北科技大學/機電學院/製造科技研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2013.00589

摘要

傳統的金屬板金成形，主要是以引伸或沖壓的方式快速生產零件，但此方法必須在產品開發的初期花費相當多的時間來做模擬實驗，之後再來開發模具，如此一來需要花費相當多的時間與金錢。本文研究的目的主要是探討單點增量成形法於鋁合金板材(AA1050)成形品之厚度改善，透過重要的實驗參數(沖頭直徑、步階大小、進給速度、主軸轉速)來找出最佳的加工參數組合，並使用這組參數運用在三次方Bezier曲線輪廓路徑上，進而改善成品厚度分佈均勻度。實驗過程中分成兩部分，第一部分是使用田口實驗方法與L27(3)10直交表的實驗設計來找出最佳參數組合，由實驗結果得到實驗參數對於成品厚度的影響程度，並對最佳參數組合進行驗證實驗，過程中探討到表面品質和加工時間與成形極限角度。經由田口方法找到最佳的加工參數為沖頭直徑8mm，步階大小1.5mm，進給速度2000mm/min，主軸轉速100rpm，最薄厚度在0.5 mm以上，成形極限角度為66°。第二部分為Bezier曲線模式下的實驗結果，並加以討論厚度變化的原因，並以不同的深度來進行驗證實驗，探討Bezier曲線模式在不同深度的厚度分佈，最後討論直線輪廓和Bezier曲線輪廓與原始模型的成品幾何精度。實驗結果顯示，Bezier曲線輪廓比直線輪廓的成品厚度要來的佳，最薄可控制在0.51mm以上。

關鍵字

單點增量成形 ； 田口方法 ； 步階式刀具路徑 ； Bezier曲線輪廓 ； 厚度分佈

並列摘要

Drawing and stamping is the major mode to produce the element in traditional metal sheet forming. This method will spend much time simulating the experiment and need to build the mold at the first stage of product development, it will take amount of time and money. Investigate the single point incremental forming (SPIF) method and the thickness of the aluminum alloy sheet (AA1050) is the main purpose of this paper. According to the experimental parameters (punch diameter, the step, feed rate, spindle speed) to search the optimal combination parameters, then improve the thickness and uniformity of the product. Using Taguchi Method and L27(3)10 orthogonal array to search the optimal combination parameters the experimental parameter and result are shown in this paper, the surface quality and machining time are also discussed. Through the Taguchi method, the optimal combination parameters are on the followings: step-size: 1.5mm, feed speed: 2000mm/min, spindle speed: 100 rpm, the thinnest thickness of cone product: 0.5 mm. The results showed that the most important factor of plate thickness is the punch diameter in this experiment. The second part of this paper we use the Bezier curve profile to replace the straight side of the cone workpiece for generating the new modified SPIF tool paths. Based on the optimal parameters combination of SPIF process obtained by Taguchi method, the experimental results show that the minimal thickness of the SPIF cone product can be increased to 0.51mm by using Bezier curve profile generated tool paths.

並列關鍵字

Single point incremental forming (SPIF) ； Taguchi method ； Step-type tool path ； Bezier curve profile ； Thickness distribution

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