政大大學報

臺大創自動生成設計圖檔 解模具加工人力問題

2021/12/22 19:33:59

【記者吳姿芳綜合報導】放電加工(註一)能將模具塑造成使用者所需的任何形狀,事前設定卻耗時且耗人力。對此,國立臺灣大學機械工程學系研究團隊「福利熊水果探測隊-蘋狗、香蕉狗、奇異狗」研發雕模放電加工自動電極生成軟體。此研發成果榮獲2021大專校院機電暨智慧創意實作競賽冠軍。

註一:放電加工(electrical discharge machining, EDM)透過放電產生火花,加工工件表面。放電加工除了可以加工高硬度鋼材,還能加工一般刀具難以處理的尖角。
國立臺灣大學機械工程學系研究團隊研榮獲2021大專校院機電暨智慧創意實作競賽冠軍。 圖/研究團隊提供

團隊成員、臺大機械系研究所碩士生盧俊瑋之前到模具工廠實習時,發現即使放電加工前置作業人員的操作速度快,手動繪製電極圖檔仍相當耗時,因此他設計系統化的雕模放電加工自動電極生成軟體,他說:「我希望藉軟體減輕他們的負擔。」放電加工是利用電極之間的電位差將工件加工出幾何形狀,而操作人員在電腦上繪製的電極圖檔則能決定加工後的形狀。

一般市售的商用工程繪圖軟體需先規劃刀具路徑,模擬切削的過程,才能取得未切削區域(註二),而此軟體省略這些步驟,也減少圖檔的電極數量,解決耗時問題,盧俊瑋解釋道:「如果電極數量過多,也會增加人員操作的失誤率。」同為臺大機械系研究所碩士生黃顯雄表示,「此發明讓原本繁瑣的操作流程達到完全自動化,讓整體加工更有效率。」

註二:未切削區域是指刀具無法完整切削的加工區域。若將刀具比擬為湯匙、加工區域為果凍,湯匙因具有特定形狀,無法挖取模具內的所有果凍,未被挖取的果凍則稱為未切削區域。
雕模放電加工自動電極生成軟體結合「特徵辨識演算法」與「開放邊提示法」,為放電加工提供新的方法。 圖/研究團隊提供

模具加工產業目前面臨經驗豐富的操作員與師傅短缺的困境,黃顯雄認為此軟體可減緩人力需求,他說:「完全不懂放電加工的人,只要按下滑鼠就能產生工件所需要加工的電極。」而客服設備工程師李祐昌則表示此研發可降低製造時間,也給予產業更充裕的時間設計產品,他補充道:「產業有更多時間可以用來精修電極位置及形狀,以改善加工表面不平滑的程度。」

模具驗證結果顯示,最後整體運算時間僅9分32秒,若操作者以手動方式規劃該模具,至少需要2~3小時。 圖/研究團隊提供

此項研發正處於申請專利的階段,未來團隊將會優化軟體的程式碼,加快運算的速度,盧俊瑋說:「畢竟我是機械系,寫出來的軟體不一定像資工系那麼精簡。」面對現在已有的加工陶瓷材料技術,李祐昌希望放電加工未來能不只應用於工業,還有望將更多材料導入此技術。