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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂文楷
研究生(外文):Wen-kaiLu
論文名稱:客製化鞋楦之輕量化專用加工機開發
論文名稱(外文):Development of Lightweight Engraving Machine for Customized Shoe Last
指導教授:陳響亮陳響亮引用關係
指導教授(外文):Shang-Liang Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:製造資訊與系統研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:三軸工具機客製化鞋楦輕量化雕刻機
外文關鍵詞:3-axis Machine ToolCustomized Shoe LastEngraving Machine
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目前在醫療產業中,幫病人客製化專屬的病理鞋來協助復健為重要需求之一,普遍足鞋製造只能以尺寸種類在店家展出,無法滿足有特殊足鞋需求的客人。而大型五軸工具機雖可客製化病理鞋,卻因機台噸位較大及成本較高而無法普遍應用於此產業中。本研究設計一款可達成客製化鞋楦需求之專用加工機,其特色包括機台結構及材料輕量化、機台可攜式及客製化足楦,並將加工機打造成桌上型加工之類型。
本研究開發之輕量化專用加工機含以下四大特色:第一部分為客製化足楦加工,針對有特殊需求之客人,本機台可搭配足型量測機來掃描專屬足型,再透過復健師的足型調整來進行製造;第二部分為機台較小且輕量化,並擁有滾輪裝置方便攜帶;第三部分為工件夾持設計,套用車床旋轉軸概念來達成五軸工具機之加工性能;第四部份為封閉式機台設計,利用主軸端增壓設計使其空壓大於切削端空壓並達成切屑收集之目標。未來本機台將能運用於醫療復健產業及客製化鞋店中。

In the medical field , it is very important to provide patients with a pair of customized shoes or insoles with correct biomechanical support according to the rehabilitation protocol. Thus, physical therapists must select a suitable shoe last for patients according to their different requirements. Traditional customized shoes have generally been made manually by well-trained technicians. However, the required fabrication time and variable quality have always been the most bothersome issues. Although foot measuring equipment can provide accurate data of a patient’s foot, it is still unable to provide customers real-time customized shoe lasts.
In response, this study designed an engraving machine to meet customized shoe last manufacturing require-ments. The machine structure, lightweight material, machine portability and customized shoe last manufactur-ing were considered. The resulting machine manufacturing trip is 310mm (Z-axis)X 80mm(R-axis) X 360 degree (θ-axis), with a weight of 25 kilogram and an accuracy in the Z-axis of 0.02mm. Further, it is able to machine a shoe last within 3 hours, which demonstrates that the machine is suitable for use in the customized shoes industry.
目錄
摘要 I
誌謝 XI
目錄 XII
表目錄 XVI
圖目錄 XVII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 論文架構 4
第二章 文獻探討 5
2.1 鞋楦製造分析 5
2.1.1 手工鞋楦製造 5
2.1.2 塑膠射出鞋楦製造 6
2.1.3 NC加工鞋楦製造 8
2.1.4 足鞋相關特性需求 9
2.2 專用加工機探討與分析 10
2.2.1 客製化鞋墊之加工機開發 10
2.2.2工具機輕量化分析 12
2.2.3輕量化3D足楦量測機分析 14
2.2.4 客製化足楦量測機 15
2.2.5 高效能輕量級銑床設計 17
2.3 文獻總結 19
第三章 研究方法與分析 20
3.1 鞋楦製造相關資訊分析與模擬 21
3.1.1 切削參數分析與座標轉換 21
3.1.2 雕刻材質研究 23
3.1.3 客製化足楦分析 25
3.1.4 鞋楦切削路徑規劃 25
3.1.5 足楦成品尺寸分析 26
3.1.6 足部資訊擷取 27
3.1.7 軟體模擬足楦切削 28
3.1.8 鞋楦加工分析 29
3.1.9 程式轉換軟體分析 30
3.2 切削端頂針機構設計 33
3.2.1 切削材料頂針設計分析 33
3.3 控制箱與設備佈署 36
3.3.1驅動器規格 36
3.3.2 步進馬達規格 37
3.3.3 Mach3 人機介面控制 37
3.3.4 控制架構圖 38
3.4 結構輕量化設計與機台重量分析 39
3.4.1 機構簡化分析 39
3.4.2 鋁擠結構設計 41
3.4.3 機台鋁擠結構重量分析 44
3.4.4 機台鋁板結構重量計算 45
3.4.5 滑動結構重量分析 46
3.5 鋁擠支架分析 48
3.6 機台部分鋁板支架重量計算 49
3.7 主軸端空氣增壓設計 51
第四章 工具機系統/機台建置 52
4.1 工具機平面架構分析 52
4.2 專用加工機CAD建模與分析 53
4.2.1 機台模型建置分析 54
4.2.2 機台拆解分析 56
4.3 機台組裝與分析 58
4.3.1 機台頂針結構組裝 58
4.3.2 灌料壓克力盤設計 59
4.3.3 機台極限開關接線分析 60
4.3.4 主軸端防塵設計分析 64
4.3.5 機台組裝及分析 65
第五章 加工程序討論與誤差分析 69
5.1 主軸刀具與材料選用 69
5.2成品製造流程圖 72
5.3 實際加工狀況分析 73
5.3.1 保麗龍加工分析 73
5.3.2 石膏切削加工分析 76
5.4 切削方式比較分析 80
5.5 逆向工程建模與鞋楦誤差比對 81
5.6 加工件精準度分析 85
5.7 SWOT分析法 93
第六章 結論 95
6.1 未來發展 96
6.1.1 二合一主軸更換系統 96
6.1.2 極限開關位置設計 97
6.1.3 觸控螢幕導入 97
6.1.4加工製程路徑規劃設計 98
參考文獻 99
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電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20240831)
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