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研究生: 蔡宗軒
Tsai, Tsung-Hsuan
論文名稱: 異質金屬螺絲焊接同向旋轉機構的設計分析
Design Analysis of Co-rotating Mechanism by Dissimilar Metal Screws Welding
指導教授: 王榮泰
Wang, Rong-Tyai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: CAD異質螺絲CAE
外文關鍵詞: CAD, Bi-metal screw, CAE
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  • 工程製圖在工業和工程中對表達設計師的設想有著重要的作用,在早期的機械產業,製圖師以投影幾何理論為基礎來描述物件的結構,隨著時代的演進,電腦輔助設計(Computer-aided design簡稱CAD)在二維空間(Two-dimension簡稱2D)的應用下,提高了製圖的效率。而在環境景氣低迷的當下,各大設備組裝廠為了減少不必要的設計錯誤所造成的成本支出,紛紛導入三維空間(Three-dimension簡稱3D)機械CAD軟體,這樣即使不熟悉投影幾何學的客戶也能輕易地了解結構提出需求,製圖師也能更輕鬆的判斷設備的模組運動軌跡來對結構做調整,所以能在產能壓力與時間縮短的需求下,將設計過程中可能發生的錯誤大幅降低。
    本研究是以異質螺絲的焊接製程當中,使螺絲頭尾同心對接的螺絲同向旋轉機構為例,探討使用3D機械CAD軟體SolidWorks如何在結構設計上給予幫助。設計流程會先以SolidWorks建構實體零件與模組,再來進行設備功能與模組運動軌跡確認,並對特定零件做變形量的分析。
    在此設計中藉由3D繪圖功能的模組直視化特性,防止機構干涉或組裝問題,而使用電腦輔助工程分析(Computer-Aided Engineering簡稱CAE)可防止設計師設計重要零組件時,可能發生的變形、破壞等問題。最後以此設備設計總結,重要零件分析結果的數據化,除了是回覆上層的設計依據,也成為後續設計的指標,進而降低成本,並減少發生錯誤時所延伸的不必要時間花費,達成一次到位的設計概念。

    Engineering drawing plays an important role in expressing the designer's vision in industry and engineering, as time passes and improves, computer-aided design (CAD) introduces three-dimension (3D) to customers who now can easily understand the structure requirement, mechanical engineer can also more easily determine the module's trajectory of the device to adjust the structure, so they can reduced the production capacity and time while under demand, dramatically reduce errors that can occur during the design process.
    This study will design a co-rotating mechanism for laser welding of Bi-metal screw, exploring how 3D and CAD software to help us understand its structural design, using its 3D graphics interface for better understanding, prevent agency interference or assembly problems, using Computer-Aided Engineering (CAE) to help designers designing important component, to prevent possible deformation, damage, etc. Data analysis of important part for results, in addition of replying to the customer's design basis, and also become an indicator of subsequent design, reduce the unnecessary time spent on searching when an error occurs.

    口試委員審定書 摘要 i Extended Abstract ii 誌謝 vi 目錄 vii 表目錄 x 圖目錄 xi 符號說明 xvii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 文獻回顧 4 1.4 論文架構 5 第二章 設備製程概述與設計組裝需求設備 7 2.1 製程概述與設計流程 7 2.1.1 螺絲同向旋轉機構與製程 7 2.1.2 異質材料雷射焊接之相關製程技術 9 2.1.3 設計案的執行流程 10 2.2 設備模組架構 13 2.2.1 螺絲/圓棒筒夾模組 13 2.2.2 大轉盤機構 15 2.2.3 螺絲筒夾驅動模組 18 2.3 SolidWorks繪圖軟體 18 2.4 組裝校正設備 22 2.4.1 槓桿式量錶 22 2.4.2 花崗石平行規 23 2.4.3 電子數位游標卡尺 24 2.4.4 捲尺 25 第三章 機構模組設計與市售品選用 26 3.1 設計條件確認 26 3.1.1 金屬加工方式概述 27 3.1.2 機械性質之中的強度概述 31 3.1.3 機械設備設計時常用材料 33 3.1.4 轉動慣性計算 34 3.1.5 公差與配合 37 3.1.6 設計目標選擇 40 3.2 螺絲筒夾模組的設計與市販品的選用 41 3.2.1 螺絲筒夾模組的轉動慣性計算 41 3.2.2 加工零件的公差選擇 50 3.3 大轉盤機構模組設計與市販品的選用 52 3.3.1 大轉盤機構轉動慣性計算 52 3.3.2 大轉盤機構市販品的選用 59 3.3.3 皮帶同部動力機構轉動慣性計算 62 3.3.4 加工零件的公差選擇 66 3.4 螺絲筒夾驅動模組設計與市販品的選用 69 3.4.1 螺絲筒夾驅動模組轉動慣性計算 69 3.4.2 螺絲筒夾驅動模組市販品的選用 74 3.4.3 加工零件的公差選擇 78 3.5 ANSYS軟體結構分析 79 3.5.1 網格設定 80 3.5.2 定義邊界條件 82 3.5.3 分析運算 83 第四章 結論與建議 92 4.1 結論 92 4.2 建議 93 參考文獻 94

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