二維組裝公差分析之研究

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王怡文(Yi-Wen Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

二維組裝公差分析之研究
(On the Study of Two-Dimensional Tolerance Analysis)

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摘要(中)

隨著工業科技的進步，公差分析已成為機構設計者為權衡優質的產品性能，及降低製造不良率時不可或缺之重要工具。傳統試誤法的使用，會浪費過多的時間及金錢等重要的可貴資源，至於一維組裝公差分析雖然已廣泛地被大眾所利用，但尚無法將幾何公差列入分析，稍有嫌不足之處。
本研究中將探討二維組裝公差的分析流程，並介紹向量迴圈的建構原則及特性，同時採用DLM演算法求解零件尺寸的變數，最後搭配組裝公差模擬之最壞狀況法及統計法的應用，求得客觀的組裝公差設計值。同時於文中將取不同類型之的單迴圈及多迴圈的案例做進一步的探討，確認其推導流程的正確性。最後取密封型迴轉式壓縮機做為實際案例進行分析，求解未知的組裝公差設計值，希望透過此法求得較為客觀的零件尺寸設計值。

摘要(英)

With the progress of industry and technology, tolerance analysis become important tool to get high-quality products and reduce failure ones for mechanical designer. In tradition, try and error method wastes important valuable resources such as time and money. Although tolerance analysis of 1-D assemblies has already been widely utilized, but it has a weak point that it is unable to get the geometric tolerance into analysis.
This research will probe into tolerance analysis of 2-D assemblies, and introduces the vector loop’’s constructing principle and characteristic. In order to get the objective tolerance, using DLM Method to solve parameters of part and trying to match up the result of tolerance analysis of the Worst Case Method and the Statistical Method. In this study, the different types of cases of single loop and multi-loop will be conferred, and confirm the accuracy of the technological processes. Finally, hermetic rotary compressor will be analyzed as the real case to solve the unknown designing tolerance, and it hopes to get the objective designing values within this research.

關鍵字(中)

★ 二維組裝公差分析
★ 公差分析
★ 迴轉式壓縮機

關鍵字(英)

★ Rotary compressor
★ tolerance analysis
★ tolerance analysis of 2-D assemblies

論文目次

目錄
摘要 ………………………………………………………　I
ABSTRACT ……………………………………………………… II
致謝 ………………………………………………………　III
目錄 ………………………………………………………　IV
圖目錄 ………………………………………………………　V
表目錄 ………………………………………………………　VII
第一章緒論…………………………………………………　1
1.1 前言…………………………………………………　1
1.2 文獻回顧……………………………………………　2
1.3 一維尺寸鏈簡介……………………………………　4
1.4 研究目的與方法……………………………………　12
1.5 論文架構……………………………………………　13
第二章組裝公差模擬模式探討……………………………　16
2.1 前言…………………………………………………　16
2.2 二維組裝公差分析原理……………………………　16
2.3 向量迴圈建立流程…………………………………　20
2.4 DLM之敏感度矩陣推導……………………………　 33
2.5 幾何公差分析模式…………………………………　38
2.6 組裝公差模擬法……………………………………　41
第三章單迴圈案例探討……………………………………　47
3.1　錄音帶磁頭固定裝置之組裝公差分析案例……………　47
3.2　單向離合器之組裝公差分析案例………………………　64
第四章　多迴圈案例探討及推導…………………………… 　78
4.1　幾何模塊之組裝公差分析案例…………………………　78
4.2　迴轉式壓縮機之泵案例推導……………………………　90
第五章　結論與未來展望……………………………………　120
5.1　結論……………………………………………………　 120
5.2　未來展望………………………………………………　 121
參考文獻………………………………………………………　123
圖目錄
圖1-1　軸孔裝配圖，(a) 軸孔組裝圖，(b) 尺寸鏈圖…… 5
圖1-2　零件尺寸圖，(a) 零件圖，(b) 尺寸鏈圖…………　5
圖1-3　下支座與短軸組裝圖，(a) 組裝圖圖，(b) 尺寸鏈圖10
圖1-4 研究方法之魚骨圖……………………………………… 14
圖2-1 受到零件公差影響的組裝偏差………………………… 17
圖2-2 受到幾何公差影響的組裝偏差………………………… 17
圖2-3 標準封閉迴圈示意圖…………………………………… 19
圖2-4 機構組裝圖之封閉迴圈示意圖………………………… 19
圖2-5 二維組裝公差分析流程………………………………… 21
圖2-6 向量迴圈經過各種接頭的路徑型態…………………… 25
圖2-7 零件組裝簡圖…………………………………………… 26
圖2-8 向量迴圈穿過零件的路徑圖…………………………… 26
圖2-9 定義組裝接頭及迴圈路徑建立………………………… 28
圖2-10 矩陣地圖………………………………………………… 28
圖2-11 向量迴圈在二維組裝圖上的路徑……………………… 30
圖2-12 簡化後的路徑…………………………………………… 30
圖2-13 公差的種類……………………………………………… 31
圖2-14 二維組裝公差之向量迴圈圖…………………………… 34
圖2-15 受幾何形狀的影響所造成的旋轉偏差及平移偏差…… 34
圖2-16 製程中尺寸量測資料之機率分佈示意圖……………… 43
圖3-1 錄音帶磁頭固定裝置之二維組裝圖…………………… 48
圖3-2 錄音帶磁頭固定裝置之矩陣地圖……………………… 48
圖3-3 錄音帶磁頭固定裝置之向量迴圈路徑圖……………… 51
圖3-4 單向離合器組裝圖……………………………………… 65
圖3-5 單向離合器之矩陣地圖………………………………… 67
圖3-6 單向離合器之向量迴圈路徑圖………………………… 67
圖4-1 幾何模組之二維組裝圖………………………………… 79
圖4-2 幾何模組之矩陣地圖…………………………………… 79
圖4-3 幾何模組之向量迴圈路徑圖，(a) 迴圈一，(b) 迴圈
二，(c) 迴圈三……………………………………… 80
圖4-4 密封型迴轉式冷媒壓縮機結構圖……………………… 91
圖4-5 迴轉式冷媒壓縮機泵作動原理，(a) 吸氣，(b) 壓縮
　　　，(c) 排氣………………………………………………　92
圖4-6　吸排氣行程……………………………………………… 93
圖4-7　迴轉式壓縮機泵之矩陣地圖…………………………… 99
圖4-8　迴轉式壓縮機泵之向量迴圈路徑圖，(a) 迴圈一，
　　　(b) 迴圈二，(c) 迴圈三…………………………………100
表目錄
表1-1　下支座與短軸規格表…………………………………… 11
表1-2　一維尺寸鏈分析結果…………………………………… 11
表2-1　零件基準點示意圖……………………………………… 23
表2-2　零件組裝接頭型態……………………………………… 24
表2-3　迴圈種類………………………………………………… 32
表2-4　幾何公差分析一覽表…………………………………… 40
表2-5　標準化高斯分佈的標準差與合格率及不合格率關係　46
表3-1　錄音帶磁頭固定裝置之零件尺寸規格表……………… 49
表3-2　錄音帶磁頭固定裝置之幾何公差規格表……………… 50
表3-3　錄音帶磁頭固定裝置分析流程表……………………… 50
表3-4　固定裝置之平移向量及旋轉向量敏感度一覽表……… 54
表3-5　固定裝置之組裝公差不含幾何公差的模擬結果……… 58
表3-6　固定裝置之幾何公差關鍵參數表……………………… 58
表3-7　固定裝置之幾何敏感度一覽表………………………… 59
表3-8　固定裝置之幾何公差變異量計算結果………………… 59
表3-9　固定裝置之模擬結果彙總表…………………………… 63
表3-10　單向離合器之零件尺寸規格表……………………… 66
表3-11　單向離合器之幾何公差規格表……………………… 66
表3-12　單向離合器分析流程表……………………………… 68
表3-13　單向離合器之平移向量及旋轉向量敏感度一覽表… 69
表3-14　單向離合器之組裝公差不含幾何公差的模擬結果… 73
表3-15　單向離合器之幾何敏感度一覽表…………………… 73
表3-16　單向離合器之幾何公差變異量計算結果…………… 73
表3-17　單向離合器之模擬結果彙總表……………………… 76
表4-1　幾何模組之零件尺寸規格表…………………………… 81
表4-2　幾何模組之平移向量及旋轉向量敏感度一覽表……… 84
表4-3　幾何模組之模擬結果彙總表…………………………… 89
表4-4　迴轉式壓縮機泵零件尺寸規格表，(a) 零件規格表-迴
　　　　圈一，(b) 零件規格表-迴圈二，(c) 零件規格表-迴
　　　　圈三，(d) 幾何公差規格表………………………… 95
表4-5　迴轉式壓縮機泵之平移向量及旋轉向量敏感度一覽
　　　　表，(a) 迴圈一，(b) 迴圈二，(c) 迴圈三……… 103
表4-6　迴轉式壓縮機泵之組裝公差不含幾何公差的模擬結
　　果，(a) 初步分析結果，(b) 修改部份尺寸後分析結果　109
表4-7　迴轉式壓縮機泵之幾何敏感度一覽表，(a) 迴圈一，
　　(b)　迴圈二，(c) 迴圈三……………………………… 112
表4-8　迴轉式壓縮機泵之模擬結果彙總表…………………… 117
表4-9　迴轉式壓縮機泵組裝公差U3結果分析表…………….. 118

參考文獻

參考文獻
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[20]　劉鼎嶽、楊顯彰，機械製圖，大專機械製圖編輯委員會，文京圖書有限公司，1988。

指導教授

賴景義(Jiing-Yih Lai)

審核日期

2009-7-8

推文