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研究生:黃漢泉
研究生(外文):Phlipes Huang
論文名稱:綜合加工機機體構型與機能之定性關係研究
論文名稱(外文):Modality and Function Qualitative For Mechanism Configuration Synthesis of Machining Center
指導教授:黃以文黃以文引用關係
指導教授(外文):Yii-Wen Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:機械系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:197
中文關鍵詞:1.系統工程與幾何造型關聯性2.造型特徵3.機能相關因子調變4.功能價值性
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摘要
面對新時代工具機的高速化、高精度、高功能性的機能需求,我國的C.N.C.工具機已經有相當品質水準,但客戶對功能需求也不斷的提高!所以研發工作;不管是前置工程的設計工作;或是後置工程之加工作業,其技術真是突飛猛進,所以必須以新的科學方法投入研究,較能有所突破。
本研究首先是以機構的知識為主體,依循『陳福成』博士已建立的拓樸圖作主流再遵循熱力學、磨潤、結構、振動、控制、各項工程的應用基礎科學知識作成資料庫,最後再以構形特徵及每個構形作《造型》評比。再以構形的每個《造型》基準給分與《機能》權重與成本的比值,而得到機能價值性,最後再依機能價值性與《功能》權重而得到高速,高剛性的最佳適用性選擇。各個拓樸圖的” 功能選擇性”能因主軸轉速高低或精密度等級、成本等之不同而變動,設計者能快速而且準確找到適合自己想要的構形。
為了進一步說明本方法的應用時機與選用的分析方法,本論文作一系列各項工程引經據典來作遵循的依據,與構形特徵權重與機能權重相關定性因子靈敏度的調變。這些的基礎科學是學術界多少專家的結晶,也是產業界最實際寶貴的應用技術。藉由本文的分析方法能作為日益精密的高精度機械需求有所助益。

Abstract
For meeting the high-speedy, high-accurate, high-effective function requirements of the new-age tool machinery, the C.N.C. tool machinery in our country has certain level of quality. However, the function requirements by the clients upgrade unceasingly. Therefore, the development needs to follow on; or the processing operations of therein-forcement engineering of which the technical skil is progressing widely, must take the resear chment with new science patern in order to have certain breakthrough.
This research takes the knowledge of mechanism as a main subject, following the geometry devel-oped by Dr.”Chen Fu-chenas” the leading faction, then judges according to the science knowledge based on engineering application of tribology,structures,vibration, and controlling .At last states the judgement of the models by structural features and every structure, then calculate the value of function by the ratio of the basic grade of every structure model and the weighing with the cost of the function. Finally obtains the best applicable selection of the high-speed, heave─ cut by weighing the value of function with the function. The functional selection of every geometry varies from the turning speed of the axis or the grade of accuracy, cost, etc. The designer can find desired structure rapidly and accurately.
In order to have a further explanation of the applicable occasions and selected analyzing way of the said way, this thesis provides a series of basic that follows every engineering theory, to be the criticize of related decisive factors of weighting sensitiveness for structure features and functions. These basic sciences are numerous expert’s rese-arch results in academic circles, also the most practical and treasured application skills in the industries. Through this studied analyzing way, It is able to be of help for more and more accurate high-accuracy machinery.
第一章前言……………………………………………………… 1
1-1研究動機………………………………………………… 1
1-2研究背景……………………………………………… 2
1-3文獻回顧 ……………………………………………… 4
1-4機體機構的多體系統工學 …………………………… 5
1-5造形與機能 …………………………………………… 6
1-6論文架構 ……………………………………………… 9
1-7論文目的 ……………………………………………… 12
第二章 系統工程與幾何造形和物理性 ……………………… 13
2-1 各項工程與幾何造形之關聯性 ……………………… 13
2-2 構件之力量的基本物理模 …………………………… 34
2-3綜合加工機重要參數圖表 …………………………… 37
2-4機體力流線的定義.…………………………………… 41
2-5規則與原則.…………………………………………… 44
第三章 綜合加工機構形的造型特徵分析……………………… 45
3-1 創成構形造型.………………………………………… 45
3-2 特徵項目.……………………………………………… 49
3-3 特徵說明.……………………………………………… 50
3-4 已有構形造型評比……………………………………… 75
第四章 工程因子系統化與造型特徵權重…………………… 89
4-1 機能相關因子之定性推算…………………………… 89
4-2 單項機能之造型特徵權重…………………………… 92
4-3機能權重表…………………………………………… 94
第五章 單項機能價值與最適用性選擇 …………………… 102
5-1 單項機能性 …………………………………………… 102
5-2 價值性 ………………………………………………… 152
5-3 功能性定義 …………………………………………… 153
5-4 機械功能性定義 …………………………………… 157
5-5 功能權重表 …………………………………………… 159
5-6適用性價值性選擇 …………………………………… 164
5-7 構型與實品功能性比較……….……………………… 180
第六章 結論與建議 ……………………………………………… 186
6-1 結論 …………………………………………………… 186
6-2 未來展望……………………………………………… 188
參考文獻 ………………………………………………………… 190
附錄A …………………………………………………………… I

參考文獻
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5.C.C.Cheng, Ju-Kuo Wang, ”Vibro-Acoustic Response Reduction
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8.M. NOZISIK,”熱傳遞學” 1991
9.P.M.C. “技術通報” 34期, 1998
10.P.M.C.”技術通報” 54期, 1998
11.P.M.C.”技術通報” 62期, 1996
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13.RONALD L Huston.”多媒體工學” ,國立編譯館,1986
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15.Mebtechnische Untersuchung Beurteilung & Beurteilung,
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21. 王文盛,”熱傳遞學” ,乾泰圖書,1994
22. 江正雍,”機械技術” 機械技術月刊1992
23. 杜光宗,”精密定位設計技術” ,建宏書局,1994
24. 杜光宗,”精密定位技術及設計技術” ,建宏書局,1991
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26. 李文彬,”動力學” ,科技圖書,1990
27. 李冠宗,”熱傳學”,文京圖書, 1992
28. 林呈彰,”機械打樣設計”,中正大學機械實作中心, 1995
29. 林呈彰,”工具機設計” ,中正大學機械實作中心, 1996
30. 徐萬椿,”機構學” ,科技圖書,1988.1
31. 徐業良,”機械設計” ,科技圖書,1992
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35. 黃以文,”創造性機構設計之專家系統”,國立成功大學博士論
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37. 黃純穎,”工程設計方法”,大陸圖書, 1990
38. 曾豪,”全方位材料力學” ,科技圖書,1992
39. 新野秀憲,”工作機械的構造創成法”1996
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41. 鄭友仁,”磨潤工學” 1995
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作機械設計原理、量測控制與KNOW-HOW演講會,工
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43. 蔡彰文,”價值工程技術” 機械工業雜誌 1999,1
44. 廠商型錄. HITACHI. VK-45. 1997
45. 廠商型錄. SODICK. 800-MC. 1998
46. 廠商型錄. YESTAD. SA-600. 2000
47. 廠商型錄. HITACH. HG-500. 1997
48. 廠商型錄. MORISEIKI. SH-500. 1998
49. 廠商型錄. MANDELLI. MH-600. 1999
50. 廠商型錄. HASS. TNC-400. 1997
51. 廠商型錄. MIKRON. UM-600. 1999
52. 廠商型錄. IKEGAI. TV-50. 1999
53. 廠商型錄. MAHO. HDM-400. 1998
54. 廠商型錄. SACHMAN. X-11. 1998
55. 廠商型錄. MAKINO. MH-630. 1999
56. 廠商型錄. TOSHIBA. 5AX-400. 1998
57. 廠商型錄. DROOP. BMO-40. 1998
58. 廠商型錄. EGURO. E-43. 1998
59. 廠商型錄. MATSUURA. MH-400. 1999
60. 廠商型錄. PARPAS. ML-130. 1999
61. 廠商型錄. MIKRON. WF-54. 1998
附錄A
A.1 潤滑工程(B1) 造型特徵(14)
相關因子基本公式可調因子
δ︰變形量C︰阻尼>0(佳)K︰剛性,A:面積F︰力量P:面壓ωn︰響應頻率W:荷重u:磨擦系數U:磨耗量v:速度V:体積t:時間ξ:阻尼比R:壓阻1. C=2. F=ηA‧3. ωn = K=4.4.R = 5. U = u .W .v .t6ξ= , Cc = ξ=1.V要快,則h要大F才小。2. <3∼7精度要求越高h要越小。3.控制h大小的位置是靜油壓、滑動、滾動。4. 在4以上為佳。5.ξ與δ成正比。
總言︰不同的質量、剛性跟軌道造型或潤滑方法影響精度很大。
A.2結構與傳動(B2) 造型特徵(1)(2)、(16)、(20)、(5)
相關因子基本公式可調因子
K︰剛性 P︰力量δ︰變形量 m︰質量 Fs:並聯力 Fx:串聯力 Ke:效 應 剛 性Kb:螺 栓 剛 性Kf:凸 緣 剛 性kp:接 合 面 剛 性 W:荷重L:受力長E:彈性係數I:斷面二次矩1. K= ,ωn =2.mx”+cx,+kx= f(t) 3.肋條高度為壁厚的3-5 倍,肋高達100mm以上 間距須大於80mm。4.Fs =(k1+k2)x Fx =( )x5.三軸自由度:3 四軸自由度:4 五軸自由度:56. Ke=Kb+7. δ=結構體
1.K要佳,才符合高響應高精度(K)2.移動件要輕,才符合高速化。3.重心要低。(C.G.)4.接合剛性要佳,均勻分布,加大接合面。
進給軸
5.螺桿剛性要佳。6. GD2要小。
總言
改變質量、剛性、重心及傳動方式、結構體自由度的拘束形狀。
A.3控制性(B3) 造型特徵(4)、(5)、(6)
相關因子基本公式可調因子
E︰能量I︰慣性矩Kp︰位置增益Kr︰速度增益K︰剛性ωn︰響應性 ︰角加速度t︰時間T︰轉矩F︰力n:解析度L:導程P:脈波數J:慣性fn:固有振動數△P:位置偏差1.Power = T‧ωI = F×V T = F ( ) 2. E = = F . s 3.Ωn = ,δ=4.K= ,△P=5. = = 6.T= F‧r = mr2 = I7. n = 8.Kp = 9.J =1.高速性︰m值要輕,如同I值要小。2. K值要佳,ωn 才夠高。∵加大軸徑與提高 速度有利高速3. I值要小,ωn 才夠佳。或GD2 要小。
總 言
1.提高進給軸值。2.減少移動件的m值。3. 要快,I值要小。
A.4熱力工程(B4) 造型特徵(9)、(15)
相關因子基本公式可調因子
c︰比熱ρ︰密度V︰體積A︰表面積Sm︰平均壁厚= V/A)△L︰伸長量α︰熱傳導率△θ︰溫升L︰長度C :熱容量R :熱阻T:時間Sth:熱變位1. T = c .ρ. 因(C、ρ、α)為定值2. △L =α×△θ×L×T3. C = cρV4.R = 5. 懸臂式: (Sth)=2 /αLλ兩端支持式 Sth)=8 /αLλ1.T要最小,Sm的 厚度要夠小,散 熱佳。2.△L要最小所以,以最短的時間降低△θ。3.體積與表面積作調變。體積大,熱容量大。4.熱阻由L /Α的比值決定。
總 言1.平均壁厚要夠小。2.散熱片。3.冷卻。4.對稱性。
A.5振動工程(B5)
相關因子基本公式可調因子
δ= 變形量fn︰固有頻率ωn︰自然響應頻率 :慣性力 :阻尼力kx :彈簧力f(t):激振力 :加速度 :速度f0:外力振動數A:週波數比(振動傳達率)f0 / fn = 0:表系統剛性很堅固。f0 / fn =1:表系統共振。f0 / fn >1:表系統振動很大。f0 / fn >∞:表系統無剛性。f0 / fn <<1:系統振動值很小(理想)。EK:動能V:速度1.δ=2.fn =3.ωn = 4. 5. H(s)= x(s)/ f(s) f(s)的極大化期望H(S)與X(S)的極小化。(最大的外力對系統作用,產生最小震動量)6. 極大化當高速、高剛性、高轉速時m(↓) (↑)+ c(↑↓) (↓↑)+k(↑)x (↓)= f(t)(↑)就是期望值。7. A = f0 / fn8.EK=1.ωn 與fn成正 比。2.δ越小fn越 高,ωn越佳 ,K值越佳3. 運動件m值 要小。4.固定件剛體本身 質量要重才得到較佳的系統響應。
總 言
1.好的m、c、k 得到較佳的ωn。2.ωn提高,K值相對的提高,有利高速高精度。
A.6價值工程(B6)
相關因子基本公式可調因子
1.功能完善2.造型合理3.價格公道4.優良服務 5.機能 6.造形1. 成 (a) 本 & 利潤 售 ----- 價 (b) (c) 銷售量 途 (a)增加售價 (b)增加銷售量 徑 (c)降低成本1. 價值 = 2.* 製造成本 ﹦ 機能滿足+製造&服務成本*客戶成本 ﹦ 滿足機能+購置+使用成本3. 機能 + 造形 優良設計 價值性 因子調整 最適用性 客戶至上。 競爭力。 新功能。 擴充性。提升價值法。(a)功能不變,降 低成本。(b)成本不變,提 高功能。(c)成本降低,功 能提高。(d)成本升高,功 能提高。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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