机械设计课程讲义

自動化部教育訓練課程
科目：自動化機械設計之機械設計概要
時數：6小時
講師：令志宏
目的:
1.了解基礎零件的特性、設計及成本。

2.介紹各種常用的機構模組型式，設計時能選用最合適的結構。

課程大綱：
1.前言
2.氣壓系統
3.氣壓元件
4.SMC汽缸實物介紹
5.常用材料及處理
6.基礎零件
7.直線運動
8.滾動軸承
9.皮帶
10.Table
11.送料機構
12.取放機構
1前言：
1.1讀萬卷書不如行千里路，行千里路不如閱人無數，閱人無數不如名師指
路。

經師易得，人師難求。

1.2速成的時代。

個人經驗分享。

1.3適材（才、財）適用。

2氣壓系統：
2.1壓縮空氣產生設備及系統
2.2空氣是免費的？
但壓縮空氣是極為昂貴的：空氣壓縮馬達→冷凍除濕→管路(洩漏)→氣
缸餘壓排出
2.3廠房氣壓配管方式
前高後低、由大到小。

2.4檢修
2.4.1洩漏防止：隨時
2.4.2過濾系統：水杯排水。

（日、週）依空氣品質
2.4.3供油器：碇仔油或空壓油(週)
2.4.4濾心更換：一年；設備運作時壓力明顯下降。

3氣壓元件
3.1三點組合：空氣過濾→調壓閥→供油杯
兩點組合：過濾調壓器（目前電子業多採用無給油系統）
3.2電磁閥
3.2.1壽命：5000萬次。

(SMC)
3.2.2影響壽命的原因
3.2.2.1空氣品質
3.2.2.2潤滑
3.2.2.3電壓
3.3氣缸
3.3.1壽命4000公里。

(SMC)
4000,000,000mm/(50mm*2Cycle)=40000000次
20hr*60min*60sec/4sec(C/T)=18000次/天
40000000次/18000次/天= 2222天
3.4氣壓管
材料：
PU(聚氨酯)：一般
Nylon(尼龍)：耐壓較高、油管、耐磨
鐵氟龍：耐高溫、柔軟度不佳、輸送化學品。

硅膠(Silicon)：柔軟、真空吸嘴用、飲料傳輸、不可用於高壓空氣。

3.5球閥
3.6崁入式接頭
3.7快速接頭
3.7.1金屬、氣源用
3.7.2氣缸用
3.8調速閥
3.8.1進氣節流
出力不穩定、短行程用。

3.8.2排氣節流
出力穩定、啟動瞬時速度較快。

3.9快速排放閥
加速氣缸排氣用
3.10節流閥
3.11真空產生器
3.11.1原理
3.11.2規格選用
3.11.3空氣消耗量的注意
3.12真空過濾器
3.13吸盤
設計
4SMC汽缸實物介紹
5
6基礎零件
6.1螺絲
6.1.1右旋/左旋
6.1.2粗牙：一般使用
細牙：鎖緊力較強、強度較高、精密調整。

6.1.3內六角承頭型/皿頭型
6.1.4螺紋套(軟質材料用)
6.2彈簧銷
6.3 E 型扣、C 行扣
6.4齒輪
6.4.1正齒輪
6.4.2斜齒輪：低噪音
6.4.3錐齒輪：動力90度轉向
6.4.4齒條：轉直線運動
如何設計垂直向下附載的止滑機構？
6.4.5渦輪/渦桿：高傳動比、止滑
6.4.6公式：
N:齒數M:模數D:結圓直徑
N=D/M
6.5彈簧
6.5.1壓縮彈簧(壓簧)
圓線/扁線(模具彈簧)
6.5.2拉伸彈簧(拉簧)
6.5.3扭簧
6.5.4碟型彈簧
6.5.5葉片彈簧：極高負荷用
7直線運動
7.1直線滑軌
7.2線性(滾柱)滑軌：間隙可調、高剛性
7.3鳩尾槽：高精度、高剛性、經濟。

介紹：設計注意事項、加工方式、油溝、黃油嘴。

8滾動軸承：介紹各種軸承的特性、成本、使用例
8.1套筒：鋁質DU、銅材石墨乾式潤滑
低成本、精度較低、安裝空間小、低轉速
8.2滾珠軸承：最常用
安裝方式：干涉配合、鉚合、膠合、螺絲扣合
8.3滾針軸承：體積小
8.4滾柱軸承：高負荷
8.5角度軸承：7NNN（向心球軸承）
單一軸向有較大負荷抵抗。

通常配對使用，可抵抗軸向負荷。

8.6止推軸承：滾珠、滾針、
8.7自動調心軸承：可承受軸向4~7 度的偏移
9直線軸承
9.1直線軸承：中心軸必須使用Suj2
9.2襯套：
乾式潤滑、中心軸使用磨光棒。

9.3滾珠滑套
極高精度、負荷、壽命，通常用在沖模或較高精度及負荷的模具。

10皮帶
10.1圓皮帶：極小動力傳動，經濟。

10.2梯形皮帶：動力傳動。

10.3時規皮帶(Pully)：精密定位。

皮帶中心距計算
11Table
11.1螺桿
精度依螺桿及馬達而定
重現性：0.02mm
11.2時規皮帶
高速、常行程、低精度
重現性：0.05mm
如何提高精度？
12
送料機構
12.1震動盤
補料斗
12.2直線震動軌道：
12.3氣浮軌道
設計簡單。

產品必須底部平整、外型規矩。

空氣消耗高，可以以程式改善。

12.4流水線
Mini流水線
大型流水線
12.5載座循環式
產品載座直接固定於流水線的鏈條或石規皮帶上。

定位精度較差。

12.6直線位移式
將產品或載具依固定間距移送。

直線送料
12.7多元分接
將相連的產品一一分開成數個固定間距。

12.7.1
12.7.2
12.8圓盤式
12.8.1分割器(日內瓦凸輪機構)：精度30”。

高速0.3sec、高精度、耐用。

設計注意事項說明
繼電器組裝
12.8.2伺服馬達
12.8.2.1一般640000pulse/rev
可程式改變分割角度。

慣性距太大會抖動。

成本高。

12.8.2.2最高達4,096,000. 脈波/轉(Parker USA)
高精度±15 秒，高重現性±1 秒。

扭力範圍從200NM 至4 NM。

馬達尺寸共264mm、160mm、116mm 三種。

12.8.3氣壓分度盤。

速度較慢、精度低、低成本。

千萬別用。

13取放機構
13.1X-Y-Z 直線型式
13.1.1氣缸式
設計簡單、速度較慢
13.1.2Table 式：可程式對應多數不同點
13.2搖擺機構
低成本、高速、定位精度有弧的誤差。

13.3軌道引導(Festo 有現成氣壓驅動成品)
高剛性，高成本：
13.4凸輪：
規格品、高速、高成本
C/T: 0.5 sec
13.5自由落體。