廠商服務

廠商服務項目

(A)齒輪設計和製造

圓柱漸開線齒輪、蝸桿蝸輪、擺線齒輪、諧波齒輪、非圓形齒輪、直傘齒輪、螺旋傘齒輪，以及戟齒輪等。

(B)減速機設計

行星式減速機、擺線齒輪減速機，以及諧波齒輪減速機。

•  三爪中空連動夾頭之直傘齒輪開發 (楊銘工業股份有限公司 )-2024

三爪夾頭的連動機構可以將各夾爪同時運動，以此讓工件自動定位至工件軸中心，其中轉動軸與花盤是使用直傘齒輪機構來進行嚙合，其機構讓三爪夾頭上的轉動軸都能夠使用夾頭板手進行放鬆或夾緊工件的動作。合作廠商目前遇到直傘齒輪設計不良的問題，故協助廠商建立20"、24"、28"、32"、40"、50"吋連動夾頭中的直傘齒輪組設計與製造能力。計畫內容包含(1)使用雙聯鎖碟型刀盤創成法設計兩組中凸齒形直傘齒輪，採 20度壓力角做六種尺寸連動夾頭中的直傘齒輪組，和額外有採22.5度壓力角做24"吋連動夾頭中的直傘齒輪組，共兩種設計，並輸出齒輪3D模型和齒面接觸分析結果，(2)設計大小直傘齒輪盤型銑刀齒形，(3)產生立式綜合四軸加工機之大小齒輪FANUC NC加工碼，(4)使用VERICUT軟體做直傘齒輪切削模擬以驗證NC程式的正確性，以及(5)根據熱處理後齒輪變形量做齒面誤差修正。

•  多節行星齒輪減速組設計 (銳馬動力科技有限公司 )-2021

廠商希望能設計五組不同減速比的行星齒輪組，分別為13比、16比、21比、27比和66比，前4個為雙節減速機，最後1個速比為三節減速機。齒輪模數0.6~0.65mm以承受250kg-cm至300kg-cm之輸出扭力。 使用齒面寬漸進式設計，以達到在有限空間中可以承受更大的扭力。 本設計對行星齒輪齒面進行齒形與齒長方向的二次修形，讓齒輪齒成為一中凸狀的曲面，來改善噪音問題。 

•  非圓形齒輪設計 (中華汽車股份有限公司 )-2020

為了做出符合廠商需求的齒輪，我們設計非圓形齒輪齒形，來達到設計的目標。我們利用兩個橢圓節圓達到齒輪對變速比要求，對橢圓節圓做曲線擬合，並創成非圓形齒輪齒形。第一種的齒輪設計，是以一個橢圓擬合的曲線，第二種齒輪設計，則是用上下不同短軸的橢圓來做擬合。

為了讓收起段的速比可以更小，因此使用長軸一樣、短軸不同的橢圓去做組合，上下不同短軸的橢圓在結合後一樣要做曲線擬合才能創成，但因為形狀特殊，沒辦法完整擬合整圈節圓，所以以要求的角度範圍為優先，擬合重要部分的曲線再做創成，雖然沒有做出整圈的齒輪，但需求的部分都有做出，可以達到一樣的功能。

• 小型馬達之行星齒輪減速器開發(祥儀企業股份有限公司)-2019

本計畫將在一年的期間內，協助廠商設計與製造行星齒輪減速器，以競爭廠商IMS Gear公司PM32/LN系列為標竿，優化行星齒輪減速器1節至三節全減速比之齒輪組配設計。計畫內容包含(1)以逆向工程求得齒輪設計數據，(2)第一節至三節全減速比之齒輪組配優化設計，(3)齒輪強度的計算。 

• 數控蝸桿銑床及內栓槽磨床之西門子828D控制器人機介面開發(華宇精密有限公司 )-2019

計畫內容包含(1)規劃蝸桿銑床和內栓槽磨床人機介面；(2)確定工序種類及工件設計參數和加工參數；(3)編寫各工序之西門子加工NC碼；(4)以數控加工模擬軟體進行加工NC碼模擬，以確認切削正確性並避免撞機；(5)使用西門子Easy Screen開發人機介面。 

• Coniflex直傘齒輪齒面數學模式之誤差分析與修正(旻成齒輪股份有限公司 )-2019

由輸入的參數自動計算齒胚參數、刀具參數，以及格里森104型齒輪機機械設定，齒胚頁面需顯示公英制齒胚參數及使用OpenGL繪出齒胚圖並標註上齒胚參數，並可將齒胚圖轉成DXF檔輸出。刀具頁面需顯示刀具參數以及刀具輪廓，機械設定頁面需顯示出公英制機台的機械設定，由以上三個部份則可計算出齒面數學模式。由計算出的齒面數學模式可以建立3D齒輪，建立可將3D齒輪由step檔及sldprt檔之功能，以及輸出P40機台可量測之量測點資料，包含MESINFO.CDS檔及SOLL.CDS檔。

再將所計算出的齒面做齒面接觸分析，其中包含齒面相對修形(Ease off)與齒面接觸分析(TCA)，並建立將結果輸出之功能。以及將理論齒形與所產生的齒形做敏感度分析並顯示齒形誤差圖，並產生修正後的機械參數。最後將此軟體與虎科大模造軟體做整合，並依照所需要的功能調整程式的撰寫。 

• 中正大學價創計畫「五軸數控重切削戟齒輪加工機開發」-2018

晚學帶領價創計畫軟體研發團隊針對戟齒輪加工機之線上人機操作介面和線下傘齒輪設計軟體進行開發工作，內容包含(1)雙滾切(Double Roll)切製法之刀具和泛用機機械設計推導、(2)齒面相對修形(Ease off)、(3)齒面接觸分析(Tooth contact analysis)、(4)六軸傘齒輪加工機之機械設計推導、(5)線上量測、(6)多軸聯動齒面誤差修正、(7)齒輪3D零件自動建模，以及(8)程式開發。圖5為以C#結合OpenGL和MVVM技術開發之傘齒輪設計軟體，圖6則為將軟體產生之NC碼以VERICUT模擬齒輪切削，以驗證切削位置的正確性。 

• 擺線減速機設計與分析軟體發 (工業技術研究院及上銀科技股份有限公司)-2017

擺線齒輪減速機為關節型機器手臂的關鍵零組件，其最重要的性能指標為(1)輸出扭力、(2)角度傳遞誤差、(3)背隙及(4)使用壽命，因此如何在設計階段，讓減速機能滿足各項性能需求為最重要課題。晚學分別與工研院和上銀公司合作計畫，分析RV擺線減速機和上銀自己開發的擺線減速機之各項性能。上銀公司是國內最大傳動零件廠為，近幾年來開始投入機器手臂減速機的開發。圖7為開發之RV擺線減速機設計與分析軟體，希望能透過軟體以縮短減速機設計時程，並確保設計之減速機性能和壽命能符合需求。軟體以C#之MVVM架構結合OpenGL開發，研究內容包含(1)擺線齒輪齒形數學模式、(2)三種擺線齒輪齒面修整方法、(3)SolidWorks API 非標準和標準零件自動產生、(4)考慮製造誤差下之多齒接觸齒面接觸分析、(5)角度傳遞誤差分析、(6)背隙分析，以及(7)ANSYS減速機接觸應力和扭轉剛性分析。

• 三維齒輪齒形輪廓設計參數化控制之研究 (金屬工業研究發展中心)-2015

以鍛造方法製造螺旋傘齒輪和擠製圓柱齒輪具有高生產效率的優勢，故國內外對於此類模具成型製造的模具設計需求越來越多，然而國內此鍛造和擠製技術尚未建立完全，製造完成之齒輪成品尺寸、齒形誤差和表面精度皆未能達到客戶要求的標準。歸咎原因，主要是在於模具成型製造齒輪過程中，胚料與模具材料彈性變形不易掌握，因而無法有效控制齒輪精度，造成齒形和節距的誤差。本計畫主要目的是開發模造圓柱齒輪、直傘齒輪和螺旋傘齒輪之齒形設計及模具誤差修正軟體，見圖10。能快速產生3D齒輪零件以供模具設計；並能分析Deform 3D模擬齒輪在鍛造或擠製後之齒面拓樸誤差，以修正模具設計。本計畫設計軟體功能需求較多，首度以C#之MVVM架構結合OpenGL開發。研究內容包含(1)圓柱齒輪漸開線齒型設計、(2)具齒面修整之球面漸開線直傘齒輪齒面設計、(3)SGDH法(雙面切削螺旋運動法)螺旋傘齒輪齒面設計、(4)SolidWorks API自動產生齒輪3D零件及(5)Deform 3D輸出STL檔(三角網格面)之齒面拓樸誤差分析。

• 漸開線內齒輪拉刀齒廓設計軟體開發 (六合地有限公司)-2014

由於拉削製程(Broaching process)生產快速，被廣泛應用於內齒輪加工，其齒輪精度可達JIS3~4級。使用之內齒輪拉刀(見圖13)在大端齒型與理論漸開線齒型相同，在小端齒型則比理論漸開線齒型小約10條。拉削製造程序為先將內齒輪粗加工到半成品後，固定齒輪工件於拉床上，再將拉刀從小端拉到大端以加工出齒型。因此拉刀設計必須有大小端的漸開線齒廓資料，然而現有齒輪軟體並沒有專為拉刀設計而開發，因此造成拉刀設計的困難。本計畫主要是開發內齒輪拉刀漸開線齒型設計軟體(見圖14)，與提供廠商設計與製造方面技術協助。設計軟體以C#結合OpenGL開發，研究內容包含(1)內齒輪漸開線輪廓設計、(2)小端齒型修整、(3)齒厚、跨齒厚和跨珠厚計算及(4)大小端齒廓DXF檔案輸出。

• 格里森公司#463機台之螺旋傘齒輪製造 (聖淯精密齒輪有限公司)-2014

本計畫主要是開發格里森公司#463機台加工之螺旋傘齒輪設計與製造軟體，並提供廠商技術方面的協助。開發之軟體如圖15所示，透過設計參數軟體可自動計算(1)刀具、齒胚參數以及#463機台之機械設定、(2)輸出量測點資料、(3)齒面相對修形和齒面接觸分析及(4)齒面誤差修正。設計軟體以C#結合OpenGL開發，相關研究內容包含有(1)變滾動比切製法(Modified roll method)之螺旋傘齒輪齒面數學模式、(2)齒面相對修形和齒面接觸分析、(3)機械設定相對於齒面誤差之敏感度及(4)齒面誤差修正方法。

• 五軸CNC成形磨齒機加工軟體開發(陸聯精密公司)-2014

成形磨齒機的關鍵技術在於砂輪輪廓推導與齒面修形和修正，此研究係以Visual Basic為開發平台來研發五軸CNC成形磨齒機加工軟體(如圖16所示)，提供使用者輸入介面，當輸入完齒輪基本參數和齒形設定後，軟體便能自動算出砂輪廓形，並產生修砂和研磨加工NC碼。此外軟體亦能分別對砂輪修正係數和五軸研磨路徑函數係數做齒面敏感度分析，再根據齒面拓樸量測誤差，逆推修砂和磨削路徑的修正量並產生修正後之NC碼，以提高工件齒輪磨削精度等級。

• 高速比模造螺旋傘齒輪設計軟體開發(長鈺模具公司)-2013

由於鍛齒(Forging)、鑄齒(Casting)或金屬射出(Metal injection)等加工之生產效率極高，再加上模具技術的不斷進步，此類模造齒輪的製造精度已可提升至JIS 3級，與切齒齒輪精度(JIS 2級)相比差異不大，因此逐漸為直傘齒輪製造所採用。然而螺旋傘齒輪因齒面彎曲程度大，尤其是齒數較少的小齒輪，存在著脫模干涉的問題，於實際應用上有其限制，故模造螺旋傘齒輪的關鍵技術在於模具脫模的設計。由於模造齒輪的齒形由模具所構成，而模具可以使用五軸球型銑刀加工，齒形設計不再受限於製造之機器和刀具，故彈性相當大，其設計重點在於齒輪對接觸性能的最佳化，以及如何順利脫模。

晚學協助廠商建立高速比螺旋傘齒輪設計技術，並以Visual C#為開發平台來發展螺旋傘齒輪模具設計軟體，其功能計有：螺旋傘齒輪齒面設計、SolidWorks螺旋傘齒輪3D零件自動建模、模具干涉檢查以及、齒面誤差量測。圖15為開發完成之螺旋傘齒輪模具設計軟體，將理論與實務整合於開發軟體，能大幅提升模具設計的效率。

• 面齒輪對設計(姚自強)

廠商開發之修眉毛刀裡面有一組面齒輪傳動對，原先廠商花了2年的時間，自行設計面齒輪，但卻一直無法克服齒輪噪音過大和壽命低的問題。晚學先以Mathematica推導與正齒輪完全共軛之面齒輪齒面數學模式，發現廠商原來的設計參數不佳，若依此設計參數所生產出來的齒輪，必會有嚴重齒面過切，這也是為何先前設計噪音過大和壽命低的主因。透過調整參數，讓其根切最小來改善齒輪對性能。為能吸收製造和組裝誤差，在不影響接觸性能的條件下，並考量小齒輪係由線切割製造無法在齒長方向修形，於是改在面齒輪齒面上施加以適當修形。由於面齒輪是以射出成形方法來製造，故廠商需要面齒輪的3D CAD模型方能用於模具製造，晚學使用Visual C#讀取由Mathematica產出之齒面位置點，並調用SolidWorks API自動產出面齒輪3D零件圖。圖16為面齒輪對的3D模型，廠商根據此一模型已順利開模製造，測試結果大幅改善先前產品的品質問題。