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研究生:鄧學賢
研究生(外文):Teng, Hsueh-Hsien
論文名稱:運用田口方法求解發動機維修珠擊製程參數穩健設計之研究
論文名稱(外文):A Study of Taguchi Method for Robust Parameters Design Problems in Shot Peening Process of Engine Repair
指導教授:李家岩
指導教授(外文):Lee, Chia-Yen
口試委員:楊大和袁曉峰
口試委員(外文):Ta-Ho YangHsiao-Feng Yuan
口試日期:2017-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程管理碩士在職專班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
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:42
中文關鍵詞:田口方法珠擊穩健設計
外文關鍵詞:Taguchi MethodShot peeningRobust design
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珠擊加工是一種常見的機械加工法,是透過細小的珠粒,以高速撞擊工件表面的一種冷鍛加工法,其主要目的是改善工件的耐疲勞性、抗應力腐蝕,以提高工件使用壽命與可靠度,常用於汽車、航太工業用零件為主,但近年來珠擊技術應用範圍也延伸至模具、精密零件等領域。
本研究案例為空軍某維修工廠,負責全國軍發動機維修工作,效率及品質為該單位持續致力提升之目標。本研究先以發動機維修價值溪流圖,找出其中珠擊為整體發動機維修流程中的關鍵製程,經由文獻探討發現影響珠擊品質績效主要為珠擊之表面強度,接續運用特性要因圖篩選出影響品質績效的4個控制因子,分別為珠擊時間、噴槍距離、鋼珠流量與氣體壓力,將此4個控制因子各設定3個水準並建立L_9 (3^4)直交表,將實驗數據收集後計算出S/N比,透過變異數分析找出各因子對製程影響的程度,最後透過迴歸分析探討因子間的交互作用,並運用S/N比的加法特性預測參數最佳設計之S/N比,經由確認實驗各投入5片試片後,確證最佳參數設計與實驗結果吻合,可將換模時間縮短50%,耗材購置成本減少20%,達到珠擊製程參數標準化及穩健設計之目標。
Shot peening is a common machining method, by using the tiny balls and a high-speed impact on the workpiece surface of a cold forging process. The main purpose of shot peening is to enhance the fatigue resistance and anti-stress corrosion of the workpiece. Most commonly used in automotive, aerospace industrial parts, in recent years, the application of Shot peening has also extended to the mold and precision parts manufacture.
The study case is an Air Force unit which responsible for the military engine repair and overhaul. This study begins with an engine maintenance Value Stream Mapping (VSM). Find out shot peening is the critical process of engine maintenance process. And the impact of quality performance mainly is the surface strength. Use Cause & Effect/Fishbone Diagram to screen out 4 control factors, which are impact time, the distance between nozzle and workpiece, steel ball flow, and gas pressure. This research uses Taguchi Method to realize the robust parameter design. It sets 3 Level for each of the 4 control factors to construct a L_9 (3^4 ) factor orthogonal array table, take it into the experiment and acquire 4 quality factors. Calculate the S/N ratio for each quality factor using Taguchi method’s larger-the-better property. Use ANOVA and Regression Analysis to ensure the importance of the 4 control factors and figure out the optimized parameter design. This provides an effective method and a reference to the application of robust design practice for shot peening repair process.
摘要.......................i
Extended Abstract.........ii
誌 謝......................v
目 錄.....................vi
表目錄..................viii
圖目錄....................ix
第1章 緒論.................1
1.1研究背景及動機...........1
1.2研究目的................2
1.3研究範圍與限制...........3
1.4研究流程及架構...........4
第2章 文獻探討..............5
2.1珠擊加工介紹.............5
2.2田口方法.................7
2.2.1信號雜音比.............8
2.2.2穩健設計...............9
2.2.3穩健參數設計的步驟.....12
2.3田口相關文獻............14
第3章 研究方法.............16
3.1實驗流程架構............16
3.2實驗設備................17
3.2.1珠擊機主機............17
3.2.2 CNC數控系統..........17
3.2.3 Almen硬度測試儀......18
3.3田口直交表..............19
3.4信號雜音比..............21
3.5變異數分析..............22
3.6迴歸分析................23
第4章 案例分析.............25
4.1案例製程介紹............25
4.1.1案例工廠簡介..........25
4.1.2珠擊製程介紹..........26
4.2實驗設計................26
4.2.1特性要因圖分析.........26
4.2.2控制因子篩選...........27
4.2.3直交表實驗配置.........28
4.3資料收集與分析...........29
4.3.1 實驗數據收集..........29
4.3.2 S/N比的因子反應圖表...30
4.3.3 變異數分析............32
4.3.4 因子的交互作用.........34
4.4控制因子最佳化及確認實驗...36
第5章 結論與建議.............39
5.1 結論....................39
5.2 未來研究建議.............40
參考文獻.....................41
中文
李輝煌,田口方法-品質設計的原理與實務,高立圖書,台北市(2003)。
蘇朝墩,品質工程-線外方法與應用,前程文化,台北市(2013)。
劉紹鈞,運用層級分析法(AHP)探討航空發動機TFE731渦輪級間溫度異常之肇因與改善,國立成功大學工程管理專班碩士論文,台南市(2012)。
潘奕成,以田口方法求解IC封裝檢測製程參數之穩健設計問題,國立成功大學工程管理專班碩士論文,台南市(2014)。
吳宏達,結合田口與多屬性決策法求解多重品質特性之穩健設計,國立成功大學工程管理專班碩士論文,台南市(2014)。
倪其新,珠擊對鋁合金薄件殘留應力與疲勞壽命的影響,長庚大學機械工程系碩士論文,桃園市(2014)。
徐瑞富,以田口方法改善金線偏移之銲線製程問題,中原大學機械工程系碩士論文,桃園市(2005)。
蔡忠毅,微珠擊對印刷電路板碳化鎢鑽頭耐久性的影響,台灣科技大學材料科技研究所碩士論文,台北市(2006)。
葉俊賢,田口方法及迴歸分析應用鎳基合金加工參數分析之研究,正修技術學院教師專題研究報告,高雄市(2001)。
郭珀菁,應用田口方法於拉球測試參數的最佳化,國立高雄應用科技大學工業工程與管理系碩士在職專班論文,高雄市(2014)。
何志勤、沈坤耀,飛機結構疲勞之預防與維修,空軍學術雙月刊,卷625, p.124-133,(2011)。
周有洸,機械材料疲勞破壞與珠擊加工,工業安全衛生月刊,163期,p.24-31,(2003)
屈文華、李友錚、 吳嘉興,應用田口方法分析製程最佳化之研究,社會服務與休閒產業研究,3期, P46 – 61(2014)
英文
David Kirk, Shot Peening, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol.71,pp.349-361,(1999).
Vikas Verma ,K. Murugesan, Optimization of solar assisted ground source heat pump system for space heating application by Taguchi method and utility concept, Energy and Buildings,Vol. 82, pp. 296-309,October 2014.
W.H.Yang, Y.S.Tarng, Design optimization of cutting parameters for turning operations based on the Taguchi method, Journal of Materials Processing Technology,Vol. 84, Issues 1–3, pp.122-129,(1998).
J.AGhani, I.AChoudhury, H.HHassan, Application of Taguchi method in the optimization of end milling parameters, Journal of Materials Processing Technology,Vol. 145, Issue 1, pp. 84-92(2004).
Taguchi Genichi, , The System of Experimental Design: Engineering Methods to Optimize Quality and Minimize Costs, 1st edition, Kraus International Publications, New York. (1987)
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