螺絲成型機可調整行程後通出連桿機構之運動合成

  • 吳 苡誠

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

螺絲成型機是一種以鍛造製程製造螺絲的機械設備,其後通出機構的主要?能為將鍛造成型後的半成品從母模穴通出。另外,為了在同一台螺絲成型機生產不同長度的螺絲,後通出機構亦須具備可調整通出行程的?能。為了配合螺絲成型機其他機構的作動以及調整通出行程,後通出機構必須為暫停機構,其輸出桿運動時序具有暫停區間。後通出機構通常使用凸輪機構進行時序的控制,然而凸輪機構具有易磨耗、製造與維護成本較高等缺點。為解決上述問題,本文以連桿機構取代凸輪機構,重新設計具有相同?能的可調整行程後通出機構。 本文首先彙整後通出機構的專利與連桿組式暫停機構的相關文獻,並分析一型以凸輪驅動的可調整行程後通出機構,據以歸納出可調整行程後通出機構的設計需求與限制。螺絲成型機可調整行程後通出機構依其兩項?能需求,可區分為暫停機構與調整機構兩個子機構。關於暫停機構的構造合成,本文利用創意性機構設計方法合成出五種可行的六連桿機構,並利用決策矩陣法選定Watt-II型六連桿機構作為後續設計的構造。至於其尺度合成,本文提出一個設計概念,將輸出桿極限位置從通出行程起點後退,以取代通出行程之前的暫停運動,可使原暫停機構的運動需求,從兩段近似暫停區間減為僅需一段近似暫停區間。針對此段近似暫停區間需求,本文提出一個設計理念,使Watt-II型機構的兩個串聯四連桿組極限位置重合,並對應於通出行程的終點,藉以產生較長的近似暫停區間。根據上述平面四連桿機構極限位置的幾何特性,配合相對極心法,本文建立一套Watt-II型暫停機構的幾何設計方法,以通出行程期間暫停機構輸出桿的?幅誤差最小化為目標,利用最佳化方法進行尺度合成,合成Watt-II型暫停機構的尺度。關於調整機構的尺度合成,本文利用在最長與最短通出行程時,調整機構起訖位置的幾何關係,建立倒置型滑件曲柄機構的幾何設計方法,再以調整機構輸入桿的?幅最小化,以及通出行程起點位置輸出桿的最短有效力臂最大化為目標,進行最佳化設計,合成調整機構的尺度。最後,將設計結果與現有設計的各項性能進行比較,本文所合成的Watt-II型暫停機構在通出行程起點時的傳力角正弦值增加10 2%,輸出桿的有效力臂增長93 5%;調整機構在通出行程起點位置的最小傳力角正弦值增加37 5%,輸出桿的最短有效力臂增長32 4%。 本文所提出的可調整行程後通出連桿機構不具凸輪、滾子從動件與彈簧,因此可以降低製造與維護成本。所設計的暫停機構於近似暫停區間的角位移誤差僅有0 004度,可視為具有良好的暫停效果,讓操作人員調整通出行程時易於定位。此外,所設計的暫停機構與調整機構,相較於現有的後通出機構,由於具有較佳的傳力效果與有效力臂,可降低後通出機構輸入扭矩的峰值,具有較佳的機械性能。
Date of Award2018 Feb 6
LanguageChinese
SupervisorHong-Sen Yan (Supervisor)

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螺絲成型機可調整行程後通出連桿機構之運動合成
苡誠, 吳. (Author). 2018 Feb 6

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