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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:江郡婷
研究生(外文):Chun-Ting Chiang
論文名稱:應用田口法改善工作主軸頭之內孔研磨真圓度製程研究
論文名稱(外文):A Study of Applying Taguchi Method to Improve Grinding Roundness Process for the Bore of Spindle Head
指導教授:林文燦林文燦引用關係
指導教授(外文):Wen-Tsann Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:工業工程與管理系
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:六標準差、田口方法、反應曲面法、技術地圖、公差分析、基因演算法
外文關鍵詞:six sigma、Taguchi Methods、TRIZ、road map、tolerance analysis、genetic algorithms
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工作主軸頭是工具母機主要結構之一,磨床在工具機中屬於高精密的機械,承擔著零件最後一道製程完工精度的嚴格關鍵要求,憑藉著工作主軸頭設計技術的改良,強化工具機的定位精度、使用壽命等問題,對於工作主軸頭的加工精度要求比車銑床等還要更高,工作主軸頭內孔須配合高精度之主軸、精密軸承,整個大小內孔徑與高精度主軸外徑組立合配,是整個工作主軸頭的關鍵尺寸,因此如何控制內孔研磨真圓度製程與對研磨製程參數有充份的瞭解與掌握,是提昇內孔研磨真圓度的主要關鍵。磨床機精度品質穩定度相當重要,影響磨床機台精度品質穩定度的因素很多,本研究將針對個案磨床公司,外圓磨床機構其中之一的工作主軸頭內孔研磨製程進行探討,應用六標準差DMAIC手法進行製程改善流程,針對個案公司工作主軸頭內孔研磨製程進行實證研究,建構內孔研磨之製程參數最佳化的模組。利用田口方法的製程參數設計,並找出內孔真圓度在研磨製程時的關鍵因子及最佳實驗水準組合,再運用反應曲面法對關鍵因子進行實驗,找出關鍵因子的最適化參數,實驗結果顯示Cpk0.22提升為Cpk1.74製程能力有顯著提升,改善後的最佳解與基因演算法的預測值相同,顯示用田口方法結合反應曲面法進行研磨製程參數最佳化是可行的,本研究結果亦可提供國內磨床製造產業作為提升產品品質的參考。
The primary concern of this study was to develop an effective procedure for optimization of grinding parameters during the process of grinder components. An actual case of internal grinding process for spindle head of grinder was adopted to collect data. The result revealed that the circularity of inner hole was crucial to spindle head quality. The design of experiment to ascertain optimal grinding parameter was conducted by means of Taguchi methods. Following verification was further executed through application of RSM. Based on DMAIC approach of six sigma theory, the result of experiment concluded:(a) A significant increase in Cpk was observed through the verification of approximated optimal grinding parameter and (b) the combination of Taguchi methods and RSM to ascertain optical parameters was prove to be effective due to the conformity between hypothetical value obtained from genetic algorithms and real experiment result. The study findings may serve as a guide for further research on reliability enhancement of grinding machines or related products. Further ensure continuous quality improvement of enterprises.
摘要 ------------------------------------------------- I
ABSTRACT -------------------------------------------- II
誌謝 ------------------------------------------------- III
目錄 ------------------------------------------------- IV
表目錄 ------------------------------------------------ VIII
圖目錄 ------------------------------------------------ X
第一章 緒論 -------------------------------------------- 1
1.1 研究背景與動機 -------------------------------------- 1
1.2 研究目的 ------------------------------------------- 2
1.3 研究對象及範圍 -------------------------------------- 3
1.4 研究之架構與流程 ------------------------------------ 4
第二章 文獻探討 ----------------------------------------- 7
2.1工具機產業現況 --------------------------------------- 7
2.1.1工作主軸頭 ---------------------------------------- 8
2.2 六標準差(Six-Sigma) ------------------------------- 10
2.2.1六標準差改善方法與工具 ------------------------------ 10
2.2.2六標準差改善手法相關文獻 ---------------------------- 12
2.3製程能力指標(Process Capability Index) -------------- 13
2.4技術地圖 ------------------------------------------- 14
2.4.1技術地圖架構 -------------------------------------- 15
2.4.2技術地圖的效益 ------------------------------------ 16
2.4.3技術地圖相關文獻 ----------------------------------- 17
2.5 TRIZ --------------------------------------------- 18
2.5.1 TRIZ演化趨勢 ------------------------------------ 19
2.5.2 TRIZ方法相關文獻 --------------------------------- 21
2.6 田口方法(Taguchi Method) -------------------------- 22
2.6.1 品質特性的種類 ----------------------------------- 22
2.6.2 變異數分析(Analysis of Variance, ANOVA) --------- 24
2.6.3 確認實驗 ---------------------------------------- 27
2.6.4 信賴區間 ---------------------------------------- 27
2.6.5田口方法相關文獻 ----------------------------------- 29
2.7反應曲面法(Response Surface Methodology, RSM) ------- 30
2.7.1反應曲面法簡介 ------------------------------------ 30
2.7.2聯立最佳化技術 ------------------------------------ 31
2.7.3反應曲面法相關文獻 --------------------------------- 31
2.8基因演算法 ------------------------------------------ 33
2.8.1基因演算法演算原理 --------------------------------- 33
2.8.2基因演算法相關文獻 --------------------------------- 35
2.9公差分析 ------------------------------------------- 36
2.9.1公差分析模式 -------------------------------------- 36
2.9.2合理公差法 ---------------------------------------- 37
2.9.3公差分析相關文獻 ----------------------------------- 38
2.10量測系統分析 --------------------------------------- 39
2.10.1量測系統分析相關文獻 ------------------------------ 40
第三章 研究方法 ---------------------------------------- 41
3.1研究架構 ------------------------------------------- 41
3.2定義問題(Define) ----------------------------------- 43
3.3現況衡量(Measure) ---------------------------------- 43
3.3.1驗證量測系統 -------------------------------------- 44
3.3.2公差分析 ----------------------------------------- 44
3.3.3衡量製程能力 -------------------------------------- 45
3.4資料分析(Analyze) ---------------------------------- 45
3.4.1 TRIZ的應用 -------------------------------------- 45
3.4.2建構技術地圖 -------------------------------------- 46
3.5實驗改善(Improve) ---------------------------------- 47
3.5.1 田口方法的應用 ----------------------------------- 47
3.5.2 反應曲面法的應用 --------------------------------- 47
3.5.3田口方法結合反應曲面法的應用 ------------------------ 48
3.5.4決定製程能力 ------------------------------------- 48
3.5.5基因演算法的應用 ---------------------------------- 49
3.5.6合理公差法 --------------------------------------- 49
3.6控製流程(Control) ---------------------------------- 50
第四章 個案研究 ---------------------------------------- 51
4.1定義問題(Define) ----------------------------------- 51
4.1.1工作主軸頭加工流程 --------------------------------- 52
4.1.2目的特性 ----------------------------------------- 52
4.1.3實驗設備與量測儀器 --------------------------------- 53
4.2衡量階段(Measure) ---------------------------------- 54
4.2.1 Gage R&R --------------------------------------- 54
4.2.2工作主軸頭內孔研磨真圓度製程能力指數Cpk --------------- 55
4.3分析資料(Analyze) ---------------------------------- 59
4.3.1 TRIZ 33條技術演化線 ------------------------------ 59
4.3.2 TRIZ方法選取實驗因子 ------------------------------ 60
4.3.3專家訪談與工作主軸頭內孔研磨因子篩選 ------------------ 63
4.3.4工作主軸頭技術發展地圖 ------------------------------ 64
4.3.5因子分析 ------------------------------------------ 67
4.3.6實驗因子與水準的選取 -------------------------------- 68
4.4改善作業(Improve) ----------------------------------- 69
4.4.1田口實驗因子配置 ----------------------------------- 69
4.4.2田口實驗數據分析 ----------------------------------- 70
4.4.4最適條件的推定 ------------------------------------- 72
4.4.5確認實驗 ------------------------------------------ 73
4.4.6製程能力驗證 -------------------------------------- 74
4.4.7反應曲面法 ---------------------------------------- 76
4.4.8 Box-Behnken實驗 --------------------------------- 77
4.4.9聯立最佳化技術 ------------------------------------- 81
4.4.10基因演算法 --------------------------------------- 84
4.5管制流程(Control) ----------------------------------- 86
4.5.1合理公差法 ---------------------------------------- 86
4.5.2實施製程管制 --------------------------------------- 89
第五章 結論與建議 --------------------------------------- 91
5.1結論 ----------------------------------------------- 91
5.2建議 ----------------------------------------------- 93
參考文獻 ----------------------------------------------- 94
中文文獻 ----------------------------------------------- 94
英文文獻 ----------------------------------------------- 97
中文文獻
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英文文獻
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