臺灣博碩士論文加值系統

摘要
台灣工業型態自早期的OEM已慢慢的蛻變成ODM，更逐漸變為OBM；在這產品生命週期日趨短暫且製造成本高漲利潤微薄的今日，必須加速上市時間、降低和控制成本、增強產品靈活性並提高品質及不斷創新。
在這科技日益精進的今日，積極推動電腦輔助研發工程的技術，結合電腦軟體技術於產品設計、分析與製程的趨勢，將產品走向高品質、低成本與短開發時間構面要求。
所謂：「機械為工業之母，模具為機械工業之基礎」。本研究以沖壓板金開發為對象，整合逆向工程(RE)、電腦輔助設計(CAD)、電腦輔助工程(CAE)、電腦輔助製造(CAM)等電腦輔助研發(Computer-Aided Research and Development；CARD)技術。先利用RE逆向工程設備擷取產品點資料，準確的進行實體及曲面之建構；以CAD提供各種產品數位圖面及設計技術，CAE快速分析及測試來確保設計之產品品質，CAM預覽與確認生產製程及加工的有效控制。CARD已蔚為設計工具主流，實體設計的方法和分析，減少設計階段錯誤所造成不良製造流程，增加設計上的品質。本研究論文以大卡車前保險桿開發為實例驗證對象。

Abstract
Taiwan industry has been evolved gradually from early OEM style to ODM, and even to ODM. With the facts that the product life cycle is getting shorter and shorter, the manufacturing cost is getting higher and higher, and the profit is getting thinner and thinner, industry needs to speed up time to market, reduce and control cost, increase product flexibility, improve quality and innovate continuously in order to survive.
Due to fast technology evolution, product quality, development time and cost can all be improved by proactively introducing computer-aided research and development (CARD) tools into the product development process and applying the CARD technologies on product design, analysis and manufacturing.
With the words that: machine is the mother of industry, and mold is the foundation of machine industry, the purpose of this research is to study the development process of sheet metal stamping by integrating CARD technologies including reverse engineering (RE), computer-aided design (CAD), computer-aided engineering, (CAE), and computer-aided manufacturing (CAM).
The process uses RE to acquire point data and construct accurate solid and surface models for the target product. Then, uses CAD to provide digital drafting and designing techniques, uses CAE to analyze and examine the design quality, and finally uses CAM to review and make sure that the manufacturing process is under precision and cost control.
This research has proven that CARD is the main stream of product development. It can be used to increase the efficiency of product design and analysis, reduce possibilities of poor manufacturing caused by any design issues, and improve product quality and time to market. This research uses the development of truck bumper as a case study for the proposed process.

目錄
摘要.........................................I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1研究背景........................................... 1
1.2研究目的與方法..................................... 2
1.3論文章節架構與流程................................. 3
第二章 文獻探討....................................... 5
2.1產品生命週期曲線................................... 5
2.2產品生命週期曲線的使用............................. 6
2.3 BCG 矩陣與產品生命週期............................ 6
2.4產品生命週期管理（PLM）與其內涵.................... 11
2.5協同工程與同步工程................................. 16
2.6電腦輔助研發工程................................... 18
2.7鈑金衝壓工程（Sheet Metal Stamping Engineering）... 27
第三章 研究方法....................................... 34
3.1主題研究........................................... 34
3.2傳統鈑金模具開發與新式模具開發流程................. 37
3.3汽車鈑金與模具電腦輔助研發工程研究架構............. 40
第四章 實例驗證....................................... 43
4.1逆向工程........................................... 43
4.2鈑金逆向工程作業與曲面建構......................... 44
4.3工法設計（Layout Design）.......................... 53
4.4模面設計（Dieface Design）......................... 54
4.5電腦輔助成形分析................................... 55
4.63D模具實體設計(3D CAD Solid Die design)............ 63
4.7模具干涉分析（Mold Compute Interference Processing）64
4.8模具結構分析（3D Structure Analysis）.............. 65
4.9消失模製作3D EPS Evaporative Pattern............... 66
4.10模具加工程式設計與製造............................ 69
4.11組立試模與量試量產................................ 71
第五章 結論與後續研究................................. 74
5.1結論............................................... 74
5.2模具設計階段....................................... 75
5.3保麗龍消失模製作流程............................... 81
5.4消失模與模具加工製作流程........................... 82
5.5後續研究........................................... 86
參考文獻.............................................. 89


圖目錄
圖1.1論文架構與流程................................... 4
圖2.1典型產品生命週期曲............................... 6
圖2.2 BCG 矩陣與產品生命週期關係...................... 8
圖2.3宏�硍偎峎I振榮所提出的微笑曲線觀點............... 9
圖2.4 產品開發程序流程圖.............................. 9
圖2.5產品生命週期管理................................. 12
圖2.6同步工程流程時間效益比較圖....................... 18
圖2.7 順向工程與逆向工程對應圖........................ 19
圖2.8 傳統設計流程 .................................... 24
圖2.9 電腦輔助設計流程................................ 25
圖3.1 傳統消失模製作流程圖............................ 38
圖3.2 新式與舊式模具開發流程.......................... 39
圖3.3 汽車鈑金與模具電腦輔助研發工程研究架構.......... 40
圖4.1 逆向工程及曲面建構流程.......................... 44
圖4.2 TRITOP數位照相機................................ 47
圖4.3 ATOS光柵掃描儀.................................. 47
圖4.4 ATOS原理之模型.................................. 48
圖4.5 (a)前保桿外板之貼點 (b)前保桿內板之貼點......... 48
圖4.6 編碼的基準點均勻貼在工件上...................... 48
圖4.7 由TRITOP計算後的基準點座標...................... 49
圖4.8 ATOS拍攝情形 .................................... 49
圖4.9 外形線描繪...................................... 49
圖4.10量測完後經過運算結果-內板....................... 50
圖4.11量測完後經過運算結果-外板....................... 50
圖4.12點資料之特徵分離................................ 50
圖4.13曲面擬合........................................ 51
圖4.14點資料之網格切層................................ 51
圖4.15斷面掠掃........................................ 51
圖4.16(a)點資料與曲面之誤差比對 (b)高斯曲率分析 (c)斑馬紋 ............................................. 52
圖4.17逆向工程曲面重建結果............................ 52
圖4.18曲面建構完成之前保桿內外板...................... 53
圖4.19模具工法圖...................................... 54
圖4.20前保桿內外板模面CAD（Dieface）.................. 55
圖4.21Draw Dieface(Cat .part)......................... 56
圖4.22Import Dieface(Cat .iges) & Create Part ID...... 56
圖4.23Element mesh & Check Elements................... 57
圖4.24Define Blank(Material Parameters；Thickness).... 58
圖4.25Analysis output mode & Parameters............... 59
圖4.26*dyn修正及 Ls_dyna求解.......................... 59
圖4.27FLD Curve(Forming Limit Drawing)................ 60
圖4.28Thickness Draw.................................. 61
圖4.29Thinning Draw................................... 61
圖4.30Forming Load Curve.............................. 61
圖4.31Max Von Mises Stress............................ 62
圖4.32CAE成形性分析運作流程 ........................... 63
圖4.33DMU模具作動模擬................................. 64
圖4.34模具干涉分析.................................... 65
圖4.35模具結構分析.................................... 66
圖4.36CAM消失模製作流程............................... 67
圖4.37CAM消失模製作流程圖............................. 68
圖4.38消失模CAM加工模擬............................... 69
圖4.39模具CAM加工刀徑設計............................. 70
圖4.40模座CAM 模擬加工................................ 70
圖4.41模座加工CAM NCC Code............................ 71
圖4.42模具完成試模情況................................ 72
圖4.43保桿內外板焊接治具.............................. 72
圖4.44鈑金沖壓用沖床.................................. 73
圖4.45鈑金模具加工用M/C.............................. 73
圖4.46（a）保桿外板成形完成（b）保桿外板成品（c）保桿內板成品（d）保險桿成品..................................... 73
圖5.1 傳統設計流程.................................... 77
圖5.2 CARD 設計流程................................... 78
圖5.3 傳統人工製作消失模流程.......................... 81
圖5.4 CARD 製作消失模流程............................. 82



表目錄

表2.1　不同階段產品生命週期之特性 7
表2.2、產品生命週期管理的四個階段 13
表2.3、產品生命週期管理之產品與管理 15
表5.1 傳統逆向工程與CARD工程 74
表5.2 3D與2D比較表 76
表5.3 3D與2D設計優缺比較 79
表5.4人工與CARD流程優、缺點比較表 82
表5.5人工與CARD開發日程流程比較表 83
表5.6人工與CARD開發模具相關費用比較表 85

參考文獻
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