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研究生:劉國彬
論文名稱:連續沖模之3D電腦輔助板料與沖程佈置
論文名稱(外文):3D CAD for strip and layout design of progressive dies
指導教授:林清安林清安引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
中文關鍵詞:材料利用率沖孔加工剪缺口加工折彎加工沖程佈置
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本論文旨在設計適合於連續沖模之板料與沖程佈置的電腦輔助系統,其基本運作是以板金件與其展開圖之3D幾何模型為基本資料,透過完善的視窗操作介面,由使用者選取模型之幾何資料,進行材料利用率的計算,以得到最節省材料的排列方式,再逐步進行各沖程之沖頭佈置的工作,包括:(1)在沖孔加工中,由系統自動搜尋板金成品展開圖所有的內迴圈,將所有的內迴圈鋪成平面,成為沖頭的斷面形狀,依此斷面形狀沿著一定軸向長出沖頭實體,完成沖孔沖頭的建構;(2)在剪缺口加工中,由使用者大概框選欲剪斷的範圍,利用幾何及尺寸定位的方式完成剪斷範圍的定義,再將定義的範圍與兩個展開圖的外迴圈作布林差集運算,完成剪缺口沖頭的建構;(3)在折彎加工中,首先利用板金展開的演算法,以逆向思考的方式進行板料的折彎,然後再進行折彎沖頭及固定沖頭的設計,其中折彎沖頭的設計是經由使用者點選欲折彎的面及給予沖頭之肩部半徑,由系統自動建構而得,而固定沖頭的建構是由使用者自行繪製而得。此外,此系統讓使用者在沖程規劃過程中同步檢視板料的變化情況,以降低設計錯誤的機率。
在系統發展方面,本研究使用Microsoft Visual C++之MFC和ACIS 實體塑型核心軟體,發展一套連續沖模之板料與沖程佈置的專用軟體,並藉由軟體的執行來驗證電腦輔助板料設計與沖程佈置的可行性。
目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖表索引 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 研究方法 5
1.4 研究範圍 6
1.5 論文架構 8
第二章 文獻探討 10
2.1 商用軟體發展的現況 10
2.1.1 DCP2 11
2.1.2 PDX 11
2.1.3 3DQuickPress 12
2.2 板金加工之演算法 13
2.2.1 沖孔加工演算法 14
2.2.2 剪缺口加工演算法 15
2.2.3 折彎加工演算法 15
2.3 板金折彎加工的沖程規劃 20
2.4 折彎板金展開之演算法 22
第三章 板料佈置之基本原則 23
3.1 板料佈置之原則 24
3.2 材料利用率的計算方法 26
3.2.1 利用率的基本計算公式 27
3.2.2 演算流程 28
3.2.3 萃取基準面之同側面 29
3.2.4 輸入擺放角度 30
3.2.5 輸入角度增量值 32
3.2.6 計算素材面積 33
第四章 沖程佈置之基本原則 37
4.1 沖程佈置之原則 37
4.2 剪斷加工之沖程佈置 39
4.3 折彎加工之沖程佈置 42
第五章 沖程佈置之建構方法 44
5.1 沖孔規劃 45
5.2 剪缺口規劃 47
5.2.1 繪製矩形 48
5.2.2 幾何與尺寸定位 49
5.2.3 剪缺口沖頭之建構 57
5.3 折彎規劃 61
5.3.1 開啟板金成品中立面 64
5.3.2 由展開圖進行折彎 65
5.3.3 沖頭的建構 75
5.4 沖程規劃 79
5.4.1 建構板料 80
5.4.2 沖孔加工之沖程佈置 82
5.4.3 剪缺口加工之沖程佈置 83
5.4.4 折彎加工之沖程佈置 84
第六章 系統之開發與實例 85
6.1 系統之運作流程 85
6.2 實例介紹 88
6.2.1 實例一 88
6.2.2 實例二 99
第七章 結論及未來研究方向 104
7.1 結論 104
7.2 未來研究方向 105
附錄A 系統之開發工具 106
A.1 簡介ACIS - Geometric Kernel 106
A.1.1 ACIS的主要架構 106
A.1.2 Geometry 108
A.1.3 B-Rep資料結構 109
A.1.4 Attribute 111
A.2 簡介MFC 112
A.2.1 視窗應用程式的架構 114
參考文獻 116
作者簡介 118
1.帝漢實業股份有限公司,「連續沖模智慧型模具設計軟體DCPⅡ使用手 冊」,台北,2000。
2.Autodesk Inc., “AutoCAD Development System Programmer’s Reference Manual ” CA, USA, Jun 1993.
3.Autodesk Inc., “AutoCAD Customization Manual”, Autodesk Inc., CA, Jun 1993.
4.郭漢斌,「連續沖模之2D參數化設計」,國立台灣科技大學工程研究所碩士論文,台北,2000。
5.Parametric Technology Inc., Pro/Engineer PDX 12 User''s Guide, Waltham, MA, USA, 2002.
6.3D QuickTools Inc., 3DQuickPress , Hong Kong, 2003.
7.Jonathan, C., and Theodore, L., 3D Modeling With ACIS, Saxe-Cobrg Publications, WA, USA, 2001.
8.Vosniakos, G., ”Conversion of Wireframe to ACIS Solid Models for Engineering Components”, Inter national Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 14, No. 1, 1997, pp. 199-209.
9.戴偉翰,「彎形板金展開之3D CAD系統開發」,國立台灣科技大學工程研究所碩士論文,台北,2003。
10.莊博文,「連續沖模之3D電腦輔助沖程佈置」,國立台灣科技大學工程研究所碩士論文,台北,2003。
11.Satyandra K. Gupta, “Sheet Metal Bending Operation Planning: Using Virtual Node Generation to Improve Search Efficiency”, SME Journal of Manufacturing Systems, Vol. 18, No.2, 1999, pp 127-139.
12.山口文雄,「連續沖壓模具設計之基礎與應用」,全華科技圖書股份有限公司,台北,2003。
13.明海進,「沖壓連續模之設計」,新太出版社,台北,1987。
14.戴宜傑,「沖壓加工與沖模設計」,新陸書局,台北,1995。
15.郭尚君,「從C++、物件導向到視窗程式設計」,文魁資訊股份有限公司,台北,1999。
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