機械工業網 - 機械產業的入口網站

作者:林錦德、王仁傑、黃少谷智慧化加工製程優化技術與可靠度

本文將介紹智慧化加工製程優化技術的現況與展望，以及顫振迴避基礎技術的執行情況，包含CNC通訊、訊號收集與處理、軟體可靠度與測試與決策模組的設計，並展示配合廠商的測試成果。

作者:何筱晨、廖建智、王嘉霈工具機結合面剛度對切削性能可靠度之影響

虛擬工具機技術的目標為結合切削過程的導向式設計，在工具機設計初期先分析目標製程定義一合理的切削性能接著導入虛擬工具機技術，以目標切削能力判定結構是否為最佳化設計，若要於設計階段就能預測機台之切削能力，必須具備高準確性的分析技術。工具機整機有限元素動態特性分析之準確性，不僅受每個鑄件的材料特性與機台地腳特性之影響，更受到鑄件與鑄件間及機台進給系統組裝結合介面之接觸行為的影響，故在模擬時必須準確地掌握組裝結合介面剛性之特性，但在傳統的設計過程中，大多將剛性或強度視為常數，然而，零件或結構本身的固有強度是受許多隨機性因素影響，本文在進行工具機整機有限元素動態特性分析時將考慮組裝結合介面剛度及其隨機性，模擬考慮接觸效應下切削能力的表現以及因組裝結合介面剛度隨機性之變化對整機切削性能失效機率的預估。

作者:梁碩芃、許志源、曾郁安、張鈺翎、王國維切削進給率優化技術

隨著航空產業走向節能、省碳的大趨勢，其零組件必須兼具輕量、安全、可靠等嚴苛要求，多數航太零組件廠商會將整塊胚料直接加工，一個工件的切削移除量往往超過九成，且零件形狀極其複雜。

要完成這樣複雜的工件，不僅牽涉到工件切削位置的精準度，刀具的進給速度和負載更是關鍵。在過去，都是仰賴資深工程師、老師傅的經驗，做壞了一件又一件工件，在失敗中找答案，才能完美切削出複雜的曲面結構件。

工研院所開發SpeedPro製程優化軟體，結合切削動力學與最佳化方法，可協助人們更精確地駕馭工具機。SpeedPro會根據不同工件的材質、形狀，計算出加工路徑上每點的刀具與工件受力狀況，規劃出最佳化的製程參數，達到保護高價零組件及發揮製造設備最大產能的目的。

最典型的應用案例，就是航太產業中的金屬渦輪葉片(blade)。只要在工具機導入SpeedPro軟體，便可在葉片首次加工前，完整預測加工路徑之切削力與主軸負載等變化，進而在加工路徑規劃時，藉由調整參數控制切削力道，確保加工過程的效率及穩定性，讓渦輪葉片等複雜工件在首次加工就能完美呈現，進而改善現有製造產業之生產效率。

作者:許志源、梁碩芃、曾郁安、張鈺翎CNC工具機製程診斷及優化技術

工研院所開發的SpeedPro製程優化軟體，可依照加工機台的動力特性及使用者需求條件，調整製程程式的參數，達到保護高價零組件及發揮製造設備最大產能的目的。

SpeedPro可結合切削動力學與最佳化方法，計算出加工路徑上每點的刀具/工件受力狀況，規劃出加工路徑上每一點的最佳進給率，穩定刀具及主軸之負載；同時，也提供線上加工程式診斷機制，讓工程師不需返回電腦輔助製造（Computer-aided manufacturing, CAM）軟體，即可於現場機台進行製程診斷及優化作業，改善現有製造產業之生產效率。

作者:吳昱勳、張正敏、張鈞傑、丁家敏、吳郁欣、黃昌圳永磁馬達最佳化設計

永磁馬達具有高功率密度、高響應、體積小等優點，近年來廣泛應用於民生與工業產品。為追求更好的馬達品質，常有提高最大轉矩、降低轉矩漣波、提高效率等需求，為達成這些最佳化設計，需考量諸多馬達設計參數，如定子槽型、磁鐵厚度等。然而最佳化設計往往需要大量的模擬實驗，本文引用田口法大幅減少實驗次數，取得符合目標的最佳設計結果。

作者:張雅玲、張正敏、臧錫智、邱國麟、吳昱勳應用蟻群演算法的永磁馬達自動化設計

永磁馬達因其具有高效率、高功率密度和控制性佳等特性而被廣泛地應用在工業領域，為追求更好的馬達品質，永磁馬達的設計常有提高轉矩、降低轉矩漣波，提高效率等需求。馬達設計常需耗時調整槽型尺寸，而馬達設計自動化便可節省手動操作調整的時間。此外，本文採用蟻群演算法來對進行最佳化設計，透過程式自動化調整尺寸，並且連結有限元素軟體來進行模擬分析，如此可縮短馬達設計者需自行調整尺寸所花的時間，降低開發成本。

作者:彭達仁、黃冠賓、涂孟暐、謝秉紘、汪正祺基於田口法之五軸複合曲面加工參數辨識與最佳化研究

本研究旨在運用田口實驗設計法（Taguchi Method）針對複雜曲面五軸加工製程進行系統化優化，核心目標在於精確鑑別能平衡表面品質與加工效率的最佳切削參數組合。透過 L9 直交表（Orthogonal Array）設計實驗，有效降低傳統試誤法所需之開發成本與時間，並深入探討主軸轉速、進給率、接觸點參數及切削深度對表面粗糙度（Ra）之物理影響。研究規劃選用四組幾何特徵迴異之桶形刀具，於 100x50 mm 之複合曲面區域進行實證切削。實驗結果顯示，刀具幾何結構對製程穩定性具關鍵主導作用。在區域 B 中，具備較短懸伸之刀具 1（75 mm）展現出優於刀具 2（90 mm）的結構剛性，能於 9000 RPM 高速下維持穩定切削，顯著降低平均粗糙度。在區域 A 中，螺旋角 55° 之刀具 4 相較於 50° 之刀具 3，成功將切削深度之貢獻度從 70.81% 大幅降至 36.73%，將主控因子引導至更具可控性之進給速率（46%），顯著提升了製程強健性。本研究透過訊號雜訊比（S/N Ratio）與變異數分析（ANOVA），不僅確立了各刀具區域之最佳化參數規範，更量化解構了刀具長度與螺旋角對精密加工之物理貢獻。此成果為自動化量產提供了高信賴度之標準化規範，實證田口法在提升工業生產效率與產品品質穩定性上的卓越價值，具備高度產業應用意義。

作者:梁志瑄、黃宣諭、蔡明城鋁合金溫間伺服成型運動曲線品質預測與優化

近年來，汽車輕量化技術已成為現代汽車製造的核心研究領域；高強度鋁合金因其低密度、高強度及良好韌性，被廣泛應用於汽車與航太產業。然而，高強度鋁合金在常溫下的成型性較差，易產生回彈或扭曲變形，因此本文針對其溫間伺服成型製程進行沖壓成型優化，以提升成型性能與穩定性。本文採用基礎圓杯引伸成型作為載具，並透過Holding伺服運動曲線參數進行成型，進一步運用ANFIS-MOPSO方法進行品質預測與參數優化。首先，透過測試數據建立最大變薄率與最大沖頭負荷兩項品質特性的ANFIS預測模型，再利用MOPSO方法進行最佳化，並透過實驗驗證其優化結果。為評估優化效果，本文將優化後的Holding伺服曲線與傳統Crank伺服曲線進行比較，結果顯示，最大變薄率降低4.3%，最大沖頭負荷減少6.5%。此研究結果證明，透過ANFIS-MOPSO方法進行多目標優化，可有效平衡最大變薄率與最大沖頭負荷兩項品質特性，使其同時獲得改善，進而提升高強度鋁合金的溫間成型性能，為未來高強度鋁合金在汽車沖壓成型領域的應用提供了重要參考。

作者:梁志瑄、黃宣諭、蔡明城鋁合金溫間伺服成型運動曲線品質預測與優化

近年來，汽車輕量化技術已成為現代汽車製造的核心研究領域；高強度鋁合金因其低密度、高強度及良好韌性，被廣泛應用於汽車與航太產業。然而，高強度鋁合金在常溫下的成型性較差，易產生回彈或扭曲變形，因此本文針對其溫間伺服成型製程進行沖壓成型優化，以提升成型性能與穩定性。本文採用基礎圓杯引伸成型作為載具，並透過Holding伺服運動曲線參數進行成型，進一步運用ANFIS-MOPSO方法進行品質預測與參數優化。首先，透過測試數據建立最大變薄率與最大沖頭負荷兩項品質特性的ANFIS預測模型，再利用MOPSO方法進行最佳化，並透過實驗驗證其優化結果。為評估優化效果，本文將優化後的Holding伺服曲線與傳統Crank伺服曲線進行比較，結果顯示，最大變薄率降低4.3%，最大沖頭負荷減少6.5%。此研究結果證明，透過ANFIS-MOPSO方法進行多目標優化，可有效平衡最大變薄率與最大沖頭負荷兩項品質特性，使其同時獲得改善，進而提升高強度鋁合金的溫間成型性能，為未來高強度鋁合金在汽車沖壓成型領域的應用提供了重要參考。

作者:彭達仁、汪正祺、杜維奈、杜冠威加工能耗監控與參數優化的研究應用

本文的目的是通過最佳化金屬切削製程參數來提升加工效能。本文著重於實現良好的表面粗糙度，同時顯著減少加工時間，從而有可能減少能源消耗和二氧化碳排放。透過田口方法來分析加工時間與能源消耗之間的相互影響，本文進一步利用NX CAM軟體，將虛擬模擬與CNC教學機整合進即時加工過程中。本文同時強調在追求加工效能與考量切削負載的雙重考量下，對參數的貢獻度及最佳組合進行評估和分析，以有效達到合理可實現的實際加工狀態。

作者:郭晨暉、侯天祐、林勇志、蓋震宇工具機智能化自動調機技術

工具機的好壞取決於切削性能，需要機械結構、電控系統和控制器三者的良好配合才能達成，新機台出廠前為了符合性能指標會經過調教，出廠後經過長時間運作，會造成機構劣化而需要重新調教，因此如何縮短必要的調機流程與時間，提升機器的動態響應，是達成高效率加工的關鍵。本文針對工具機的智能化調機技術與自動化軟體的實現，以及在模具切削、工時預估的效益，作一深入而完整的介紹。

作者:陳建良、陳子立、黃羽繪、簡榮信、林柏均、蔡宗廷、廖育萱、楊朝文智慧路網生成技術研究調查

工業 4.0 浪潮下，多車自動導引系統 (AGV/AMR) 已成為核心自動化技術之一，其整體運作效率與系統穩定性高度依賴底層「路網 (Roadmap)」的建構品質。傳統仰賴人工繪製與靜態規則設定的路網生成方式，已難以滿足多機協同與高度變動場域中的彈性需求。本文旨在系統性回顧並分析現行智慧路網生成技術的發展脈絡，涵蓋從人工建構至各類演算法自動生成的技術演進，重點探討初始路網建構、結構最佳化策略、模擬驗證技術，以及路網效能評估指標 (KPI) 的分類與應用。最後進一步剖析上述技術在提升生產效率、降低整體運營成本，以及強化產能調度彈性等層面之未來發展趨勢。

歷史雜誌