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系統識別號 U0026-1106201400053000
論文名稱(中文) 運用實驗設計法探討製程因子--以CNC加工機為例
論文名稱(英文) A Study of the Use of Experimental Design Process Factors for CNC Machine Case
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程管理碩士在職專班
系所名稱(英) Institute of Engineering Management (on the job class)
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 李易庭
研究生(英文) I-Ting Lee
學號 N07001287
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 82頁
口試委員 指導教授-陳澤生
口試委員-趙隆山
口試委員-張書銓
口試委員-方正中
口試委員-林文暉
中文關鍵字 實驗設計  反應曲面法  中央組合設計 
英文關鍵字 Design of experiments  Response surface method  Central composite design. 
學科別分類
中文摘要 在多數傳統中小企業製程條件或製程參數的設定是以過去的工作經驗或生產條件作為依據,如所生產的產品符合顧客要求,製造成本在客戶或公司考量下可被接受的範圍,則該條件或參數即為最佳條件。但製程變異、設備消耗或刀具損耗以及工時成本等均未加以考量,因此現行的製程條件或參數雖可生產出客戶可以接受的產品,但有可能並非為最佳之製程參數或條件。
本研究是以傳統機械加工製程與設備做為研究對象,將主軸轉速、進給率此兩個製程因子之不同水準參數值,在兩個不同特性的反應變數結果相互限制下以其獲得最佳之製程參數。將每個不同反應變數限制下建立一個最佳條件的參考模型,並在未來作為須考量因子耗損趨勢對產品變異產生影響之製程參數設定的參考依據。本研究是以SAS 440A為實驗材料,該材料是屬於高含碳量之高強度刃具鋼。本研究利用IDEF0(Integration DEFinition for Function modeling)建模方式,選定主軸轉速與進給率作為實驗因子。並藉由實驗設計(Design of Experiments, DOE)以及反應曲面法(Response Surface Method, RSM)等方法,將加工時間、換刀時間等反應變數作為限制,使其獲得製程參數的最佳化。本實驗的反應變數為加工時間與銑刀換刀時間,故將藉由迴歸分析(Regression analysis)之方程式描述以得知兩變數間關係。
最後本研究將給予加工時間與換刀時間三種不同權數來計算最佳製程參數,分別以加工時間與換刀時間比為(7.5:2.5)與加工時間與換刀時間比為(2.5:7.5)及加工時間與換刀時間比為(5.0:5.0)等不同的權數配比實驗。
英文摘要 Most of traditional small and medium enterprise set up the process conditions/parameters based on their previous manufacturing experience or production condition. For example: the products must satisfy consumer’s requirement; the cost must be accepted within the certain range which has been considered by both consumer and enterprise. Those examples show above could be the best conditions; however, due to the variation manufacturing process; equipment depreciation; milling cutter depletion and cost are not considered before; therefore, the current process conditions/ parameters might not be the most appropriate for the company.
In order to solve the issue above, the research material of this study takes SAS 440A stainless steel and CNC milling process as the example. This study adopts the DOE and RSM methodology, uses the response variables: machining timing; replacing milling cutter’s timing and etc. as the limitation of this study, which could reach the requirement of process conditions within the limit scope. In fact, this study investigates the process parameters to become into be processing timing and replacing milling cutter’s timing; the most appropriate result of process parameters are based on limitation of two different features response variables. Finally, with the process timing and replacing milling cutter’s timing weights, this study comes out with the best process parameters which including: the ratio of process timing and replacing milling cutter’s timing are (7.5:2.5); (2.5:7.5); and (5.0:5.0) and other different ratios experiences.
The restrict condition of optimization of this study is process costing; therefore, to have the appropriate process parameters not only need the size after process but also need to consider the cost of production. However, the consumption of milling cutters are necessary for the equipment process procedures, this study set up the optimization production procedure by estimating the consumption of the milling cutter which would affect the result of the production; it would increase the procedure variation and monitor and stabilize the quality control.
論文目次 中文摘要 I
Extended Abstract II
誌謝 V
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XII
中英文縮寫對照 XIV
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍與限制 3
1.4 研究步驟與架構 3
第2章 文獻探討 5
2.1 實驗設計 5
2.1.1 實驗設計原理與特性 5
2.1.2反應曲面法 5
2.1.3 中央組合設計 8
2.1.4 變異數分析 11
2.2相關與迴歸分析 12
2.3 趨勢管制圖 15
2.4 CNC加工介紹 15
2.5 IDEF0流程模式 16
2.6小結 17
第3章 研究方法 19
3.1 研究個案背景介紹 19
3.2 個案問題描述 19
3.3實驗設備與材料 20
3.3.1 設備介紹 20
3.3.2銑刀相關料 21
3.3.3加工材料介紹 23
3.4 CNC加工原理探討 23
3.5 實驗設計 24
3.6 實驗因子選擇 26
3.6.1 IDEF0流程模式 26
3.6.2實驗因子說明 29
(1)主軸轉速 29
(2)進給率 30
3.7 建構反應曲線模型 31
3.7.1資料分析前處理 31
3.7.2 實驗程序 32
3.7.3關鍵因子分析 35
(1)加工時間迴歸分析 36
(2)換刀時間迴歸分析 39
3.7.4反應曲面法 44
(1)一階模式配適 44
(2)二階模式配適 47
3.7.5中央組合設計實驗 50
第4章 研究結果 58
4.1 實驗結果反應曲面圖與等高線圖 58
4.1.1加工時間反應曲面圖與等高線圖 59
4.1.2換刀時間反應曲面圖與等高線圖 65
4.2傳統操作法 71
4.3反應曲面最佳解 72
4.4操作法效益比較 76
4.5最佳解改善貢獻 77
第5章 結論與建議 78
5.1 結論 78
5.2 後續研究建議 79
參考文獻 80
參考文獻 中文部分
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英文部分
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2014-07-09起公開。
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