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電腦輔助板金件製程容差分析與設計(I)

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Academic year: 2021

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(1)

電腦輔助板金件製程容差分析與設計(1/2)

計畫類別: 個別型計畫

計畫編號: NSC94-2212-E-011-018-

執行期間: 94 年 08 月 01 日至 95 年 07 月 31 日 執行單位: 國立臺灣科技大學機械工程系

計畫主持人: 鄧昭瑞

計畫參與人員: 陳彥志.盧俊詠.林奕村

報告類型: 精簡報告

處理方式: 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 95 年 6 月 9 日

(2)

電腦輔助板金件製程容差分析與設計-期中精簡報告

鄧昭瑞

國立台灣科技大學機械系 摘要

本文所撰寫之電腦輔助板金件容差表設計程式,望能簡化傳統以手工方式進行容差表設計的工作。透過本 系統提供之介面,設計工程師可由系統中設計簡圖繪製的功能,擷取板金元件原始藍圖中之特徵與尺度,而圖 面上之幾何容差標註則可利用系統中附屬之轉換計算功能,方便使用者建立容差之約束條件。再經由系統內部 的提供之最差法及統計法兩演算模組,適度地分配施工尺寸及製程容差,可避免因人為因素導致計算誤差,亦 可達到自動化設計的目的迅速確實完成設計工作。

關鍵詞:容差表、最差法、統計法

一、前言

在傳統容差表的製作上,製程容差的分配多是 由經驗豐富工程師,依照藍圖尺寸與個人經驗訂定 施工程序,並且配合所使用的加工機具精度擬定各 段的製程容差。再由容差表上所繪出的施工尺寸與 藍圖尺寸之間的關係,經由尺寸鏈結迴路的計算,

找出符合藍圖功能需求的尺寸容差。因此容差表除 了是幫助工程師訂定容差的工具,亦可驗證施工程 序的可行性,所以容差表可說是製程工程師、設計 工程師以及現場製造人員之間彼此溝通的重要橋 樑。

為了避免人為因素導致推演錯誤或計算誤差的 現象,並且以提升容差表設計效率為考量。因此,

本文利用電腦程式撰寫電腦輔助容差表設計程式,

將所有繁雜的人工搜尋過程交由電腦去執行,不但 可以增進容差表製作的可靠性以及縮短製作容差表 的時間,同時在工程師日後的修正時亦毋須再重新 推演,將可使設計工程師能更有效率的進行設計工 作。

容差表應用的起源可追溯至精密加工件的製造 與量產,如航空工業以及汽車工業等。1967 年 Wade Tolerance Control in Design and Manufacturing "[1]一書中,詳述了推演容差表的 理論、流程及方法,書中並定義了容差表專用的基 本符號,說明其意義與使用方法。但由於容差表的 製作須經長時間的推算與學習,因此學者們紛紛提 出簡化容差表製作的方法。在 1995 年,Ngoi 與 Kuan[2]探討容差表之發展狀況,以及介紹每個研究 所提出之方法。在2002 年,Hong 與 Chang[3]則將 容差分為七大部份討論,包含容差系統、容差圖形 表示、容差規範、分析方法、分配、轉換與容差估 算。

而在電腦輔助容差表的研究上,因電腦科技的 快速發展,容差表所能應用的範圍更為廣泛。在1986 年,Ahluwalia 與 Karolin[4]將電腦輔助容差控制系 統 ( CATC System )應用在 CAD/CAM 整合環境

上。在1997 年,Konakalla[5]提出以物件導向且結合 資料庫的方式建立TOLCHAIN 系統,提供使用者彈性 地製作容差表。

在幾何容差研究上,在1992 年 He 與 Gibson[6]

曾針對外型與位置兩類型幾何容差做深入探討。在 1995 年,Ngoi 與 Tan[7]的研究整理出可運用在容差 表上的幾何容差類型,並加入材料狀況之關係進行分 析討論。

在所蒐集的板金件相關文獻中,較少針對以板金 件製作容差表這項主題進行探討,而是以板金製程規 劃方面的研究居多。在 1994 年,De Vin 與 Streppel 等人[8]探討在批量製造下板金折彎與尺寸容差的關 係,並且以建立尺寸容差樹狀圖的方式,說明板金件 經折彎後各節點間尺寸容差關係。而在2000 年,又發 表以電腦輔助製程規劃系統 ( CAPP ) ,以系統中所應 用的模組規劃板金件在批量製造時之製程[9]。在2004 年,張修懿[10]提出含幾何容差標註之板金件容差表 製作,並建立幾何容差轉換為線性尺寸容差的相關法 則。

二、板金折彎加工

板金折彎加工是將薄金屬板材或板材半成品彎成 所需形狀的加工方式。本文將以自動化沖壓折彎的 V 型折彎( V-bending ) 加工作為探討的主題,至於其他 的板金折彎加工作業將不納入討論。

進行折彎加工作業時,是以不改變板金材料厚度 原則下,利用板材的可塑性,由衝頭將板材沖製成特 定之角度外型。當板金材料受到彈性限度以上的外力 作用時,在折彎區段內彈性與塑性變形將會並存。但 是當移去外力後,材料塑性變形的型態依然維持,但 彈性變形的部份則會隨之消除。這種外力移除前後之 變形量差異現象即為彈回 ( Spring Back )。在 V 型折 彎加工中,可以在設計衝頭與下模的角度關係,同時 考慮材料彈回的影響,而使產品製成後符合設計要 求。本研究僅針對經折彎成型後之板材產品角度作為 探討對象,至於其它折彎加工的相關作業或是精確彈 回量之計算可參見文獻[11]~[13]。

(3)

板金材料受到折彎加工的作用時,在折彎區段 內側產生壓應變,使得板金材料受壓縮而縮短。反 之在折彎區段外側,則因受到拉應變的作用,材料 會 產生延 伸拉 長的現 象, 如圖 1 所示。中立面 ( Neutral Surface ) ,是指在板金材料的中間部分因 不受到應變作用而假想的平面,在這平面上材料的 長度並不會產生變化,所以可作為計算板金展開長 度的重要參考。

1 折彎區段斷面應變圖

板金折彎後折彎部分長度計算可由圖 2 說明。

其中垂直部分未變形之長度為A、水平部分未變形 之長度B,而 obc 表示彎曲部分的長度。若以 R 代表 折彎半徑, θ為折彎角度,則依據幾何關係方程式

(1)表示折彎部分內側邊線之長度。

o = × θ π

bc R 180 (1) 當計算板材中立面之長度時,多藉重中立面位 置常數 K 與板材厚度 t 的乘積。折彎部份之長度為:

o = ( + )× θ π

bc R Kt 180 (2)

θ

R Kt A

B a

b

c d

t

2 板金折彎長度

圖 2 板金展開長度 L 為未變形之長度與折彎部 份之中立面長度之和。如:

= + + o

L A B bc (3) 針對不同的折彎半徑與板材厚度對中立面位置 的影響,本文一方面參考賴子邨之著作[14],建立 板金件折彎時 K 值之參考依據(表 1)供使用者依循。

另一方面,本研究軟體之撰寫提供額外的輸入介面 彈性調適中立面位置常數。

1 板金件垂直折彎之 K 值 Rt K R

t K

<0.1

0.3

1.0~1.5

0.44

0.1~0.2

0.33

1.5~1.8

0.45

0.2~0.3

0.35

1.8~2.0

0.455

0.3~0.4

0.37

2.0~2.5

0.46

0.4~0.5

0.38

2.5~3.0

0.47

0.5~0.6

0.38

3.0~4.0

0.475

0.6~0.8

0.405

4.0~5.0

0.48

0.8~1.0

0.42

>5.0

0.5

板金折彎製程的安排,首先需考量折彎順序,一 般是依據成型形狀、成品的功能或是沖壓機具的能力 來決定的。在過去的研究中,Rico[15]、Alva[16]和 Kovacs[17]這幾位學者曾提出關於成型形狀與衝頭角 度的限制關係,這也說明板金折彎製程安排的重要性。

電 腦 輔 助 製 程 歸 規 劃 系 統 ( Computer Aided Process Planning System , CAPPS ),可用於輔助板金 折彎製程設計。完整系統是由數各模組而組成,再依 照各模組性質執行其附屬功能,進而制定加工規範。

而模組數量的多寡,端視系統的功用與邊界的限定做 出適度的修正或變化。學者[8]所發表之論文,系統中 建議分為下列幾個模組:

1. 幾何相關模組:判斷置入的產品模型,運用幾何 關係定義產品型態及特徵。

2. 技術模組:選用折彎加工時,製造的方法與機具 設備,定訂製程條件。

3. 輸出模組:從技術模組中得到的訊息轉為 NC 程 式碼、操作指令或是工具調整訊息,輸出至操作 介面使用。

4. 共享模組:以資料庫的方式,可將各次生產製造 的資料與其他模組共享。

但是上述的電腦輔助製程系統的應用除了加工技 術外,有時還須考量到生產環境或是加工方式的影 響。為了適應不同工廠的需要,模組內容也應有必要 調整或改變。因此為了聚焦於容差因素對板金製成的 影響,本文僅針對板金件容差表中應用的幾何相關模 組與技術模組這兩部份提出討論。

Vin[8]指出在分析板金折彎順序的時候,是以反 向折彎順序 ( Reverse Bending Sequence ) 作為基礎,

這部份的理論可以參照[15]的文獻。制定板金折彎順 序方法時,可用幾種法則作為判定的依據,以下是簡 約的說明:

1. 縮減搜尋空間:此處之搜尋空間是以板金折彎後 之形體為搜尋起始點,再以回覆折彎後之平版狀 態為搜尋終點,搜尋可能的折彎方式。

2. 產生可選的前段製程:在產品製作的狀態下,在 各段加工前都會有不同的加工方式。為了使產品 符合容差規範,在決定各加工方式前,必須先找 出能與加工方法相互搭配的容差範圍。當加工方 式無法滿足容差規範時,就移除該項加工內容。

依循此法可找出多組適用的加工法則。

(4)

3. 選擇可用的群組:先前產生的多組加工方式,不 論在加工的準確性或是機具的調整都是滿足容 差規範的。所以在安排板金折彎製程時,只需由 系統判定選用之群組是否符合折彎順序的即可。

4. 碰撞檢查:此處利用模擬的方式,檢查生產的機 具設備在實施各段加工時,是否會與完成折彎部 分的成品產生干涉的現象,可避免不合理製程的 產生,亦即減少廢品產生的機會。

由於分析板金折彎順序並不是板金件容差表主 要的研究內容,本文僅運用能與加工方法相互搭配 的容差範圍制定折彎加工的方式。一般而言折彎加 工大致可分為由外向內或是由內向外的兩種加工類 型。以由外向中心依序折彎的施工順序而言,此法 可避免因為小的折彎現象而限制到整個產品其它部 位的彎曲,減少干涉產生的情形,這也是目前板金 折彎加工的趨勢。但本文中並不限定板金折彎加工 的方法,而是提供一個介面環境可供使用者自行輸 入折彎順序方便其訂定加工製程。

三、板金件容差表設計

容差表的格式通常會依據不同使用場合的需求 而設計部分的變化。由於板金加工的特殊需求,所 以對板金件製程容差設計時,須將一般容差表作適 當的調整與修改。本文引用張修懿[10]板金件容差 表的設計格式,使用位置向量來描述板金零件各個 特徵的空間位置,並運用符號運算的方式做尺寸迴 路的搜尋。

在板金折彎加工時須考慮到形體在空間位置的 變化關係。若僅考慮單一方向的折彎,產品的斷面 限於在二維的空間變化,則利用二維向量可以記錄 各個製程時折彎點位置的改變。而利用位置向量所 建立的數學關係式將可推演各製程前後特徵的公稱 尺寸與容差。圖3-1 為板金件容差表之設計格式,各 欄位之說明如下:

1. 零件圖繪製區域 2. 程序號碼欄 3. 施工程序簡圖 4. 座標軸

5. 節點座標標示欄 6. 施工尺寸符號標示欄 7. 施工尺寸標示欄 8. 製程容差標示欄 9. 補償值備註欄 10. 控制節點標註欄 11. 藍圖尺寸及容差標示欄 12. 結果尺寸符號組合標示欄 13. 結果尺寸及容差標示欄 14. 備註欄

15. 標題欄(含板金件名稱與編號、設計與校 對人員及日期)

OPE. NO. N1 N2 N3 N4 N5 N6 SYM. DIM. TOL.

X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y

NODES ENGINEERING DIM. RESULTING SYMBOLS RESULTING DIMENSION NOTES NOTES OPE. SKETCH

TOLERANCE CHART DESIGNER DATE PROOFREADER DATE

NTUST A.I. Laboratory PART NO. & B/P REV. PART NAME M.O.T REV.

3 板金件容差表格式[10]

在繪製板金零件藍圖時,若板金件為厚度均勻的 材料且不考慮在折彎點附近弧型的特徵時,可以利用 中立面之線段作為板金件的設計簡圖。而節點的位置 向量將為標示板金件特徵的重要依據。以圖 4 為例,

當原始藍圖轉換為中立面線段簡圖時,在圖面上由左 而右依序共有 N1 N6六個特徵折彎點,而這些折彎 點在後續的推演中將視為製程中的定位點。

圖 4 利用中立面線段表示設計簡圖

當原始的藍圖進行上述中立面設計簡圖之轉換 時,需考慮折彎對原本標註在藍圖上的公稱尺寸或容 差大小造成影響。因為設計簡圖僅以線段表示板金件 巨觀特徵,並未直接反應在板金折彎部份展開後造成 的長度誤差,因此推演折彎前後之尺寸變化時,須對

(5)

板金折彎部分長度進行補償。

5 板金折彎長度補償

以圖 5 多直角的板金折彎為例,若假設中立面 位置常數 K 值為 0.5 代入式(2),則單一折彎部分的 展開長度為

0.5 π ( R + 0.5 t )

。但是以設計簡圖計算單一 折彎部分的展開長度,其展開長度為

2

(

R + 0.5 t

)。單 一折彎部分的展開長度補償值應為上述兩式的差異

0.43( R 0.5 ) t

− +

。而在此設計簡圖中共有四處直角折 彎,且依圖面標註可知每處折彎半徑均相同,則此 板金件之總折彎長度補償值

T

R

= − 1.72( R + 0.5 ) t

四、系統設計與使用介面

本節將分別對研發的電腦輔助板金件容差表設 計軟體系統及使用者介面作討論。在容差表系統設 計部分,將針對板金件容差表之製作流程及系統架 構做介紹。而在使用介面部分,則是說明系統的使 用方式及其具備的功能,最後再以範例做解說。

在本研究中所討論的電腦輔助設計程式,是以 板金件容差表作為主要的適用對象。希望透過電腦 的輔助提供一介面,簡化傳統以手工方式進行容差 表設計的工作。由於板金件成型的原理不同於一般 的材料切削,設計工程師如何從成品的設計藍圖逆 向施工順序回溯至折彎前平板狀態下的初胚尺寸便 成了板金件容差表的重要功能。

圖 6 板金件容差表製作流程圖

6 為電腦輔助設計板金件容差表製作的流程。

共分為五大步驟,後文中將針對流程圖中各步驟說明 本系統之設計,如下:

1. 藍圖及製程資料輸入與讀取

為了提供後續設計流程所需資訊,系統需提供藍 圖與製程的基本資料輸入介面。首先由設計人員辨識 原始的設計藍圖,圖面資料包含圖面上標註板金件尺 寸之公稱值與雙向容差值、折彎角度公稱值與雙向容 差值以及板金件折彎次數。在製程資料方面則是依據 現場加工機台能力,設定加工機具最小精度。

2. 設計簡圖繪製

在藍圖尺寸資料輸入後,可以建立板金元件特 徵、尺度與容差等資訊,其中系統利用所輸入的板金 元件藍圖尺寸公稱值,作為繪製板金件設計簡圖的依 據,因此設計簡圖的尺寸關係亦可視為板金折彎後的 理想位置。由於在板金折彎加工時,須考慮到形體在 空間位置的變化關係。若僅考慮單一方向的折彎,產 品的斷面限於在二維的空間變化,所以利用二維向量 可以記錄各個製程時折彎點位置的改變。

因此設計簡圖的繪製觀念,是以二維平面上之座 標原點(0,0),作為板金件特徵節點 N1的起始位置,隨 著使用者所輸入的尺寸關係,建立以中立面線段為架 構繪製之設計簡圖,並且在各特徵節點上標示編號。

原始板金元件藍圖經轉換過後之設計簡圖,系統自動 判定並由左至右依序標示 N1 N4的編號。而板金折 彎角度的正負號判別,則是以右手定則的卡式座標系 所描述之角度作為判別依據,以順時針方向為負,逆 時針方向為正。

3. 施工程序安排

當系統繪製板金件設計簡圖後,藉由二維向量記 錄各個製程之折彎位置的改變。在本處所探討的板金 折彎順序以由左至右的加工方式為優先考量。在本系 統設計中,首先將板金元件第一段折彎長度的端點固 定在座標原點上,並以此段作為後續節點座標的參考 基準。透過座標轉換式,可以計算出板金各特徵節點 經折彎過後新的位置。

4. 容差分析

當考慮板金製程中的折彎角度容差時,可以利用 轉換矩陣計算出各種誤差情況的特徵節點位置,進而 求得水平與垂直方向的最大誤差範圍。上述的方式往 往造成演算太過繁雜且耗費時間。在張修懿[10]的論文 中,提出了折彎角度容差的轉換法則,此法則是以最 差法定義容差的範圍,並利用簡化後之數學式分別討 論各個折彎所造成的誤差,亦即將各個施工程序劃分 成不同的單元獨立分析,並建構出不同單元之間的關 連性。當需要計算結果尺寸容差時,僅需將相關的單 元根據已建構的關連性,代入轉換公式即可求得結果。

透過轉換公式,可以處理考慮折彎位置的偏差以 及角度誤差情況下之雙向容差區域,如式(4)與式(5):

) sin(

) sin(

)

cos( ∑ + ××

×

=

i i i

x

t W T W

t ω

(4)

)

cos(

) sin(

)

sin(

+ ×

×

×

=

i i i

y

t W T W

t ω

(5) 其中

T

表示板金折彎的施工尺寸、

t

代表板金折彎的

(6)

製程容差、

W

為板金特徵節點之旋轉角度、

ω 是板金折彎角度的容差。

由於此轉換公式是以最差法為考量,所以在使 用上述轉換法則估算結果尺寸的容差範圍時是較為 保守的。因為只有在全部獨立尺寸均在極限狀況時 的結合才會使結果尺寸達到極限值,而此種情形雖 會存在但實際發生的機會並不高,且在實際應用上 可能會使生產成本與製造難度遽增。

所以在本系統中,還提供了以統計法估算結果 尺寸的容差範圍。在機械系統設計[18]一書中,對 於統計與機械容差內容有較多的敘述。使用統計法 的時機為獨立尺寸(板金折彎公稱尺寸)的變異均呈 常態分佈的狀態。假若容差範圍定為六倍標準差 時,符合此容差範圍內的元件佔有99.75%的機率。

依據變異延伸之法則,導出尺寸亦可視為常態分佈 而容差範圍也是六倍標準差。若以 t 代表結果尺寸的 容差量,而 ti代表各獨立尺寸的容差量,則統計法估 計結果尺寸之容差範圍可寫成

2 1/ 2 1 n

i i

t t

=

⎛ ⎞

= ⎜ ⎝

⎟ ⎠

(6) 因此在使用統計法估算結果尺寸容差區域時,

可將原先計算容差區域用之轉換公式改寫成式(7)與 式(8):

{

cos( )2 sin( ) sin( ) 2

}

1/2

x i i i

t = ⎡⎣t×

W ⎤⎦ +⎡⎣T×

∑ ω

×

W ⎤⎦ (7)

{

sin( )2 sin( ) cos( )2

}

1/2

y i i i

t = ⎡⎣t×

W ⎤⎦ +⎡⎣T×

∑ ω

×

W ⎤⎦ (8) 4. 1 系統架構及介面說明

本節將對吾人所撰寫的電腦輔助板金件容差表 設計軟體的介面部分做詳盡介紹。當使用者執行此 軟體時,首先會出現如圖 7 之系統主視窗畫面。視 窗初始畫面之控制項可分為兩個部份,在畫面上方 為主選單,共有四個選項分別為;檔案、容差分析、

圖文資料及說明。而在主選單下方則是利用 Tabbed Dialog 控制項所建立的標籤頁作為基本輸入介面包 含有;基本資料、設計簡圖、施工程序及容差分配 等項,使用者可透過選擇的標籤頁進行容差設計的 工作。

7 主視窗畫面

在主選單中,第二個選項為容差分析,其中包

含了最差法以及統計法兩種分析工具。當使用者在輸 入完板金件相關資料後,系統會以使用者選用的分析 模組進行運算,並將結果顯示在容差分配的標籤頁面 中。若是輸入資料不完整,此項功能將無法順利執行,

系統亦會提示“資料輸入不完全,請重新輸入"的畫 面。

而在主選單的第三個選項圖文資料其主要功能是 將經過容差分析過後各項相關的圖文資料寫入至固定 格式之表格內,並以系統設定之圖形格式儲存。當點 選“板金件容差表"之選項時,視窗畫面將會跳出容 差表繪製圖面。同時,在此視窗之操作畫面下有三個 功能選項分別為:列印、載入圖片及儲存容差表。

4. 2 標籤頁與範例說明

本系統共建立基本資料、設計簡圖、施工程序及 容差分配等四個標籤頁,此為板金件容差表設計過程 中最重要之環節。使用者須依據系統設定的步驟來完 成,若是操作時未依順序作設定,將會造成程式讀取 資料錯誤,因而導致在使用上的困擾。以下將對各標 籤頁之功能做說明:

1. 基本資料:在此標籤頁中,使用者需先輸入相關 的基本資料,其中包含設計人員與校對人員之姓 名,以及設計與校對的日期,其次是填入與板金 件的相關資料,如板金件之名稱與編號。

2. 設計簡圖:當設計人員取得原始藍圖後,首先輸 入板金件之折彎次數,經由系統判別後,會自動 產生對應折彎段落的儲存格數量。在設計人員辨 識藍圖尺寸標註後,再將各折彎段落之尺寸與容 差依序填入儲存格中。系統便可依據此相關資 訊,在標籤頁右邊的繪圖區中,建立以板金件中 立面線段組成之設計簡圖。

3. 施工程序:透過設計簡圖的繪製,系統可擷取出 各個折彎點之相關座標,並顯示在施工程序欄 中。且使用者只需在施工程序欄下方的折彎點輸 入欄中,自行安排板金件各節點折彎之順序,系 統便會以即時圖面的方式顯示板金件在各段施工 程序之概況。在本頁面最下方處,還附有板金折 彎補償值演算工具,當使用者選用此功能時,可 在彈出式的對話視窗中輸入板金件折彎區段的半 徑、板材厚度以及折彎角度,系統便會計算該區 段的折彎展平補償值長度,使用者再輸入至該段 施工程序欄折彎補償值欄位中即可。另一個則是 幾何容差轉換演算工具,使用者ㄧ樣可透過彈出 式的對話視窗輸入欲轉換的幾何容差值,可方便 使用者在各段施工補償值備註欄中填入轉換值計 算結果,以利後續容差之推算。

4. 容差分析:在容差分析選擇上,是以最差法作為 評估容差之基本依據,並搭配統計法供使用者選 用,當使用者選用容差分析的法則後,系統會將 執行容差分析的結果顯示在容差分配欄中之儲存 格內,並且會在容差分配欄中紀錄各段施工程序 中折彎節點的座標值。

(7)

8 容差分配圖面

圖 9 為板金件之設計藍圖,設計人員可從藍圖 中辨識板金件折灣長度與角度之公稱與容差值、並 將上述資訊輸入至本系統中,即可完成板金件容差 表之設計,如圖10 所示。

9 原始藍圖尺寸標註

五、結論

本文所撰寫之電腦輔助板金件容差表設計軟 體,希望能取代傳統以手工方式進行容差表設計的 工作。透過本系統提供之介面,設計工程師可由系 統中設計簡圖繪製的功能,擷取板金元件原始藍圖 中之特徵與尺度,而圖面上之尺寸標註則可利用系 統中附屬之轉換計算功能,方便使用者建立容差之 約束條件。再經由系統內部的演算模組,適度地分 配施工尺寸及製程容差,可避免因人為因素導致計 算誤差,亦可達到自動化設計的目的迅速確實完成 設計工作。

本文所選用的設計程式,是以微軟公司所開發 的 Visual Basic 語言來撰寫。選擇利用 Visual Basic 應用程式設計本系統,是因可將 Microsoft Windows 介面下的應用程式予以整合,可提供視窗化的使用 介面。以本系統為例,設計人員只需有基本的識圖 能力,便可依據系統所提供的功能,由設計簡圖開 始、安排施工程序、分配製程容差最後到資料輸出,

逐一地完成板金件容差表設計的工作。

六、參考文獻

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4. R. S. Aliluwalia and A. V. Karolin, “CATA – A Computer Aided Tolerance Control System”, Journal of Manufacturing Systems, Vol.3, No.2, pp.153-160 (1986).

5. Srinivas Konakalla and Prasad Gavankar, “An Object-Oriented System for Tolerance Charting”, Journal of Intelligent Manufacturing , 8, pp.239-250 (1997).

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11. 林昇立編著,塑性加工學,新科技書局,(1991)。

12. 周濂溪等譯,實用金屬加工技術,徐氏基金會出 版,(1981)。

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(8)

18. 余志成等編著,機械系統設計,高立圖書有限 公司,(2002)。

DATE

OPE. NO. N1 N2 N3 N4 SYM. DIM. TOL.

X 0 A A 29.7 0.05

Y 0 0 B 10 0.05

X 0 B (A-B)*cosθ+B C 15.4 0.07

Y 0 0 (A-B)*sinθ θ 45°

X 0 B C*cosθ+B 3N4x φ -30°

Y 0 0 C*sinθ 3N4y

X Y X Y

N1-N4 X

N1-N2 X

N2-N4 Y

RESULTING DIMENSION RESULTING SYMBOLS

(A-B-C)*cos(θ+φ)+C*cosθ+B B

25±0.49 10±0.05 12±0.43

3N4y=(A-B-C)*sin(θ+φ)+C*sinθ ENGINEERING DIM.

25±0.5

(A-B-C)*sin(θ+φ)+C*sinθ 10±0.1

12±0.5

NOTES 3N4x=(A-B-C)*cos(θ+φ)+C*cosθ+B

NOTES OPE. SKETCH

TOLERANCE CHART DESIGNER PROOFREADER DATE

NTUST A.I. Laboratory PART NO. & B/P REV. PART NAME M.O.T REV.

1

2

3 Y

X

θ φ

3 4

29.7 0.0 23.9 10.0

10.0

13.9 25.0 10.9 12.0 20.9

29.7

10.0

15.4

DIM. TOL.

0.05

0.05

0.07 45°

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

N1 N4

N1

N1 N4

N4 N2

N2 N3

-37°

1 N2

N3

N1 N2

N4

10 含角度容差之板金件容差表

數據

圖 3 板金件容差表格式[10]      在繪製板金零件藍圖時,若板金件為厚度均勻的 材料且不考慮在折彎點附近弧型的特徵時,可以利用 中立面之線段作為板金件的設計簡圖。而節點的位置 向量將為標示板金件特徵的重要依據。以圖 4 為例, 當原始藍圖轉換為中立面線段簡圖時,在圖面上由左 而右依序共有 N 1 至 N 6 六個特徵折彎點,而這些折彎 點在後續的推演中將視為製程中的定位點。  圖 4 利用中立面線段表示設計簡圖      當原始的藍圖進行上述中立面設計簡圖之轉換 時,需考慮折彎對原本標註在藍圖上的公
圖 8 容差分配圖面          圖 9 為板金件之設計藍圖,設計人員可從藍圖 中辨識板金件折灣長度與角度之公稱與容差值、並 將上述資訊輸入至本系統中,即可完成板金件容差 表之設計,如圖 10 所示。  圖 9 原始藍圖尺寸標註  五、結論      本文所撰寫之電腦輔助板金件容差表設計軟 體,希望能取代傳統以手工方式進行容差表設計的 工作。透過本系統提供之介面,設計工程師可由系 統中設計簡圖繪製的功能,擷取板金元件原始藍圖 中之特徵與尺度,而圖面上之尺寸標註則可利用系 統中附屬之轉換計算功能,方便使

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