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研究生: 江政龍
Jheng-Long Jiang
論文名稱: 無屑螺絲攻加工模擬與幾何量測系統之開發研究
Research on Machining Simulation and Development of Geometrical Measurement System for Fluteless Taps
指導教授: 修芳仲
Fang-Jung Shiou
口試委員: 陳品銓
Pin-Chuan Chen
謝宏麟
Hung-Lin Hsieh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 90
中文關鍵詞: 輪廓量測系統有限元素分析切削動力計無屑螺絲攻
外文關鍵詞: Finite element analysis, Dynamometer, Fluteless taps, Profile measurement system
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  • 為了提供無屑螺絲攻之設計與製造資訊,本研究針對螺絲攻進行實機攻牙測試,並嘗試依照螺絲攻攻牙時的加工參數進行有限元素分析,作為預測螺絲攻攻牙時的受力情形,以利調整製程參數的依據;為了瞭解螺絲攻設計的輪廓特徵,本研究也開發一非接觸式無屑螺絲攻輪廓量測系統。本研究主要分成三部分:第一部分為提供螺絲攻三種主軸轉速之加工參數,重複攻牙測試之後得出最低磨耗的加工參數,並依此參數進行切削動力計的受力量測,探討螺絲攻在攻牙時的受力程度。第二部分為螺絲攻的有限元素分析,依照切削動力計量測結果套入靜態分析中,分析螺絲攻內部的應力分布狀況,預測螺絲攻破壞情形;此外利用最低磨耗參數進行動態分析的參數配置,獲得正轉進給的模擬分析結果,從模擬結果得知,整體最大軸向推力及扭矩與切削動力計量測結果差異在20 % 以下。第三部分為輪廓量測系統之建構,包含取像模組、運動模組及光源模組,整合至軟體模組進行控制,並量測出無屑螺絲攻的外徑、中徑及螺紋角,經量測實驗結果得知,外徑及中徑量測誤差在0.01 mm以內,而螺紋角在 ±1.5°以內。


    In order to provide the design and manufacture information of the fluteless taps, this study aims to test the tapping process for fluteless taps by using processing equipment. To predict the induced tapping force and torque, the finite element analysis has been carried out based on the actual processing parameters. Moreover, a fluteless taps profile measurement system has been developed to determine the profile features of the taps. This study consists of three parts: First, the optimal tapping parameters have been determined by providing three kinds of the spindle speed as process parameters. After repeating the tapping tests, the optimal processing parameters were obtained by setting the lowest tool wear. These parameters were then used to measure the induced force and torque during tapping by using the dynamometer. Second, the finite element analysis has been carried out based on the measured results, by setting them into the static analysis. The analysis of stress distribution can be used to predict the tool damage situation. Moreover, according to the process parameters of the lowest tool wear, they can be set into dynamic analysis. Based on the simulation results, the maximum axial force and torque difference compared with the dynamometer measurement results is less than 20%. Third, a profile measurement system has been developed in this study. This system includes image-acquisition module, motion module, optical module, and the software-integrated module to measure the outside diameter, pitch diameter and angle of thread. According to the experimental results, the measurement error for the outside diameter and pitch diameter is less than 0.01 mm, and angle of thread is less than ±1.5°.

    摘要 Abstract 誌謝 目錄 圖目錄 表目錄 符號表 第一章 緒論 1.1 研究動機 1.2 文獻回顧 1.2.1 螺絲攻動力切削量測 1.2.2 成形加工有限元素分析 1.2.3 自動化光學檢測 1.3 研究目的與流程 1.4 論文架構 第二章 微型螺絲攻 2.1 螺絲攻種類 2.2 幾何特徵 2.2.1 吃入部錐角 2.2.2 稜脊 2.2.3 鏟磨量 2.2.4 外徑、中徑及螺紋角 2.3 無屑螺絲攻的製程 2.4 幾何量測方式 2.5 微型無屑螺絲攻加工過程 第三章 變形理論與有限元素法 3.1 彈塑性數學模型 3.2 降伏條件 3.3 硬化法則 3.4 有限元素分析 第四章 實驗設計 4.1 無屑螺絲攻的切削量測 4.1.1 磨耗量測 4.1.2 加工方式 4.1.3 切削量測 4.2 無屑螺絲攻有限元素分析 4.2.1 靜態攻牙 4.2.2 動態攻牙 4.3 無屑螺絲攻幾何量測系統 4.3.1 硬體架構 4.3.1.1 控制模組 4.3.1.2 取像模組 4.3.1.3 光源模組 4.3.2 軟體架構 4.3.2.1 軟體模組 4.3.2.2 量測方法 第五章 實驗結果 5.1 攻牙參數與螺絲攻磨耗之分析 5.2 無屑螺絲攻之受力分析 5.3 無屑螺絲攻靜態分析 5.4 動態攻牙分析結果 5.5 量測系統實驗 第六章 結論與未來展望 6.1 結論 6.2 未來展望 參考文獻 附錄A

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    無法下載圖示 全文公開日期 2018/08/12 (校內網路)
    全文公開日期 2025/08/12 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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