1.3機械尺寸之精密化.ppt

第一章 簡介 § 1.1 知識經濟之槓桿 § 1.2 精密工程之發展 § 1.3 機械尺寸之精密化 § 1.4 精密機械之挑戰 § 1.1 知識經濟之槓桿(1) 圖中所示為科技發展的方塊圖。發展之初是由好奇心而起的科學活動(研究與開發)，接著產生新的科技進而提昇人類的生活；此時，生活形態因科技衝擊而變化，新的需求由此產生，自然而然會刺激科技再次進步。 § 1.1 知識經濟之槓桿(2) Innovation：更新之意為從較差不斷改善變成為較好，從小有到大有，而非純然從無到有的創造。 Knowledge Management：知識管理為將知識做一系統化、客觀化之組織管理，亦即將知識E化、I化，以便資料檔案管理與利用。 Value Engineering：價值工程是牽涉到認知層面的價格，每個人認知的不同，就產生價值上的不同，藉由價值工程產生價格與高經濟效益 § 1.1 知識經濟之槓桿(3) § 1.1 知識經濟之槓桿(4) § 1.1 知識經濟之槓桿(5) § 1.1 知識經濟之槓桿(6) § 1.2 精密工程之發展(1) 精密工程最早是從天文觀測問題開始，當時以牛頓所發明的望遠鏡最具代表，接下來為擴展人類視野與活動空間，在此階段，以武器系統發展及運輸系統為主，例如航海定位用之六分儀及航空用之GPS，而後為資訊系統之發展，例如IC製程設備接著為生技系統發展，例如MRI，以至最近的微機電技術、奈米科技，例如AFM。 § 1.2 精密工程之發展(2) 1668年，英國科學家牛頓創建「反射式面鏡望遠鏡」；第一架反射式望遠鏡（牛頓式），清楚地觀看出木星的八個較大衛星，消除了透鏡式望遠鏡（伽利略式）易生成色差的缺點，且有鏡筒短、便宜、易維護等優點。 § 1.2 精密工程之發展(3) 麥克遜干涉儀(1890s) § 1.2 精密工程之發展(4) 人類社會中工程技術之發展，在達到產品設計性能目標之過程必須要考慮產品數量多寡、品質好壞、價格及價值對技術發展之回饋與影響。 § 1.2 精密工程之發展(5) § 1.3 機械尺寸之精密化(1) 精密機械之內涵： 廣義：系指凡能製造比目前產品更高品質，尺寸誤差 更小或是較現有技術更進步之尖端技術的機具 及零組件。 狹義：係以機械之精度為技術指標，若能達到某標準 之機械，即謂之精密機械。 § 1.3 機械尺寸之精密化(2) 機械精密化之需求： ?以產生高精確度的運動、動作。 ?以降低產品或元件功能之差異分佈。 ?以改善機械效益。 ?以降低營運成本。 ?以延伸產品壽命。 ?以使設計之安全因子在取捨上不必過於保守。 § 1.3 機械尺寸之精密化(3) 低精密度與高精密度的機械工具，在滿足產品精度需求之目標下，高精密機具的使用年限要高於低精密機具。右表表示精密程度高的工具在初期的購置成本會較高，然而在運轉成本上會較低。 § 1.3 機械尺寸之精密化(4) 機械尺寸之精密化： 減少零組件數目，將有利於自動化組裝。 改善零件間的可互換性。 透過較高精度機械來提升品質控制；如此將能有效增加 可靠度與減少例行性檢查次數。 使零組件有較佳的磨耗性/較長的抗疲勞壽命。 能促進元件小型化與空間配置之密集化。 能推動研發更進步的科技。 § 1.3 機械尺寸之精密化(5) 圖中所示縱軸為損壞率，橫軸為產品壽命，在精密機械中，就是要擴展機械服務壽命。 § 1.3 機械尺寸之精密化(6) 談精度，必須要討論“精”或“準”、“絕對”或“相對“、“確定”或“機率“。誤差可分為相對誤差及絕對誤差。下圖所示為尺度參考值，以光波長對應物理尺寸，尺寸誤差範圍並未標示。 § 1.3 機械尺寸之精密化(7) 「DNA雙螺旋」結構圖： § 1.3 機械尺寸之精密化(8) 下圖所示為直線尺度上的相對誤差，目前人類工程技術的發展，以公分等級的尺度最為精準。 § 1.3 機械尺寸之精密化(9) 下圖所示為影響長度精度的主要因素，分別為熱力場，應力場及重力場。 § 1.4 精密機械之挑戰(1) § 1.4 精密機械之挑戰(2) § 1.4 精密機械之挑戰(3) 「撓性機構」結構圖： § 1.4 精密機械之挑戰(4) § 1.4 精密機械之挑戰(5) § 1.4 精密機械之挑戰(6) § 1.4 精密機械之挑戰(7) § 1.4 精密機械之挑戰(8) § 1.4 精密機械之挑戰(9) 精密機械在系統控制的挑戰可分為機件間之乾摩擦、機件受力撓曲、及元件間之間隙問題；一般而言，上述三項效應均會交互影響，如下圖所