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研究生: 曾清辰
Chin-Chen Tseng
論文名稱: 微小線材拉伸試驗輔助夾具之最佳化設計
Optimized Design of the Assistant Fixture for Tiny Wire in Tensile Testing
指導教授: 鍾俊輝
Chunhui Chung
口試委員: 郭俞麟
Yu-Lin Kuo
陳品銓
Pin-Chuan Chen
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: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 田口方法拉伸試驗輔助夾具線鋸切割
外文關鍵詞: Taguchi method, tensile test, Assistant Fixture, Wire Saw
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  • 本文主要設計一線材輔助夾具於拉伸試驗,以協助微小線材之夾持,實驗使用線切割放電加工機製作出夾具,並將夾具與切割線材使用在拉伸試驗。
    藉由田口方法找出設計夾具之最佳參數,針對L18直交表,即不同設計參數之夾具進行拉伸試驗,量測夾具與線段之偏心距離、線段在夾具內之真園度誤差以及紀錄切割線材使用不同設計參數之夾具進行拉伸試驗,其斷裂點在中間之機率,從中得知設計參數D(溝槽角度)在60度時,夾具與線段之偏心距離最小,在設計參數A(夾具長度)在14mm與D(溝槽角度)在30度,線段在夾具內之真圓度誤差最小,以及在設計參數A(夾具長度)在14mm與D(溝槽角度)在45度,切割線經過拉伸試驗其斷裂點在中間之機率最高,且根據斷線點在線段中間的機率田口回應表及變異數分析之結果,最佳化夾具設計參數為夾具長度(14mm)、外徑(7mm)、內孔徑(0.35mm)、溝槽夾角(45度)以及連接件長度(0.7mm)。
    而本研究為了進一步分析夾具受力狀況,利用有限元素軟體ANSYS來進行分析並得知切割線段在夾具內受到最大應力之處,並將模擬數據與實驗之線材變形結果比較,以了解不同尺寸設計對於輔助夾具使用時的影響。


    This study aims at designing an auxiliary fixture which is applied to clamp the tiny wire in the wire , such as the steel wire sawing process.
    Taguch: method is employed for optimal design of the fixture , the L18 orthogonal array is used for set up different parameters to execute the wire tensile test. The experiment includes measuring the shift distance between the fixture and the center of the wire , the circular error of the clamping wire and recording ,the probability of wire breaking point in the middle. From the experiment , we can conclude thatthe minimum value of the shift distance between the fixture and the center of wire line occurs when the design parameters D (groove angle) is at 60 degrees, the minimum value oftheclamping wire line circular error comes up when the design parameters A (fixture length) is 14mm and D (groove angle) is at 30, According to Taguchi response form, which consider the wire break point probability in the middle as the quality characteristics and ANOVA results, optimal design parameters for the fixture are length of 14mm , diameter of 7mm,inner diameter of 0.35mm,groove angle of 45 degrees and a connection piece length (0.7mm)。
    finite element software ANSYS is applied to analyze and learn the maximum stress of the wire during tensile test. The simulated data and the experimental results are compared,and the results agree with each other.

    摘要………………... I ABSTRACT…….. II 誌謝……………... IV 目錄……………… V 圖索引…………. VII 表索引…………. X 第一章緒論….. 1 1.1前言 1 1.2 研究背景 2 1.3 研究目的與方法 5 1.3 章節介紹 7 第二章文獻回顧 9 2.1 專利分析 10 第三章實驗規劃 12 3.1 實驗設備 12 3.2 實驗耗材 14 3.2.1 鋁板 14 3.2.2 黃銅線 15 3.2.3 琴鋼線 16 3.2.4 保麗膠 19 3.2.5 3M砂紙 19 3.3量測設備 20 3.3.1 AISYS彩色CMOS攝影機 20 3.3.2 光學顯微鏡 23 3.3 實驗方法 24 3.4 實驗步驟 29 第四章實驗結果 32 4.1 實驗數據分析 33 4.1.2 夾具與線段之偏心距離實驗結果 33 4.1.2 線段在夾具內之真圓度實驗結果 36 4.1.3 線段斷線位置實驗結果 39 4.2 變異數分析(ANOVA) 42 4.2.1 夾具與線段之偏心距離S/N之變異分析 45 4.2.2 線段在夾具內之真圓度S/N之變異分析 46 4.2.3 線段斷線位置在中間之S/N之變異分析 47 4.3 最佳化參數組合驗證分析 48 4.4 實驗結果討論 52 第五章實驗與模擬結果討論 57 5.1 有限元素分析之設定 57 5.1.1 材料機械性值設定 58 5.1.2 網格型態劃分 58 5.1.3 邊界條件設定 61 5.2 VON MISES田口參數化分析 67 5.2.1 最大應力S/N比之變異分析 70 5.2 實驗與模擬討論結果 72 第六章結論與未來建議 73 6.1 結論 73 6.2 建議與未來展望 74 參考文獻…………. 75

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