1. 機械工程概論 - 電腦整合技術應用 徐祥禎 2009 年 12 月

2. 大綱 簡介 CAD/CAM/CAE RE/RP/RT 整合應用

3. 樣品 3D 輪廓量測 3D 內部掃描 點線面體 資料處理 CAD 曲面建構外形修飾 模具 成型 量產 複製 CAT 尺寸檢測 驗證 模具 加工 RP 快速成型 CAM 產生 NC 檔 逐層產生 STL 檔 CAE 工程分析 順向工程逆向工程 順向工程與逆向工程原理

4. 簡介 由於電腦與網路的普及，傳統上的機械 設計與製造加工已整合。 CAD/CAM/CAE 即 RE/RP/RT 即是一門應 用數位電腦於設計、修改、分析，達到 最佳化後，再與工廠的生產資源直接或 間接的介面結合，以執行生產過程中規 劃、管理與控制的技術。

5. CAD ：電腦輔助設計 (Computer Aided Design) ，以滑鼠 與鍵盤淘汰傳統的製圖工具，改善圖形編修與精確性， 提高繪圖效率。此種 CAD 偏向於電腦輔助繪圖 (Computer Aided Drawing) ，目前廣用於機械製圖、土木 營建、電子電路、室內設計、模具設計上。 CAE ：電腦輔助工程 (Computer Aided Engineering) ，或 稱電腦輔助分析，將 CAD 建立的幾何圖形，以力學、熱 流、電磁等理論，使用有限元素軟體來模擬分析，以此 分析結果對原設計品加以修正，以節省設計變更次數。 CAM ：電腦輔助製造 (Computer Aided Manufacturing) ， 藉由電腦系統與生產介面連結，將通過 CAE 測試的 CAD 圖，計算出加工路徑，以提高產品精密度，達到生產自 動化的目的。

6. CAD/CAM/CAE 常用軟體 AutoCAD 最廣泛使用之 2D 與 3D 繪圖軟體，入門級。 Solidwork 參數式定義尺寸與座標，操作與修改極為方便，中 階級。 Pro/Engineer 參數型軟體，目前廣泛應用於工業造型、機構設計、 模具、管路設計、 CNC 加工等，高階級。可作逆向。 CATIA 機構零件設計、繪圖、組裝、管線、板金、製造加 工、系統裝配、飛機造船等，高階級。可作逆向。 Unigraphics, NX 設計過程中可進行結構分析、應力應變及運動模擬， 並應用於加工機，以產生加工路徑，高階級。可作 逆向。

7. CAM 常用軟體 Master CAM 可作兩軸半銑床 / 線切割加工、高階車銑中 心 / 三軸加工、板金展開及沖床 CIMATRON 支援高速加工系統開放式環繞切削及圓弧 轉角加工

8. CAE 常用軟體 ANSYS 以有限元素分析，處理靜力、熱流、 震動、非線性、疲勞、電磁問題。 ABAQUS 如同 ANSYS ，以有限元素分析為基 礎，但特別強在非線性接觸問題。

9. CAD 繪圖

11. 個人電腦散熱系統模擬

12. 快速原型技術與逆向工程原理 快速原型技術（ Rapid Prototyping ， RP ） ，先由 CAD 軟體設計產生出 3-D 實體模型 （ Solid model ），再經由電腦程式將實體 模型轉換成為一個 STL 格式檔案，此一檔 案是由 Faceted polygone 來近似一個平面。 接著將此檔傳至快速成型機，系統將實體 模型分割成一層一層，再一層一層堆疊出 實體的幾何形狀。 快速原型應用範圍 ＊ 原型和模型 ＊ 概念設計實體化 ＊ 組裝測試 ＊ 造形設計評估 ＊ 產品開發評估 ＊ 小量生產零件產品 ＊ 醫學外科骨科應用 逆向工程（ Reverse Engineering ， RE ），簡言 之就是複製。產品設計保密不提供原始的 CAD 資料，僅以成品參考，設計者參考幾款 成品，透過逆向流程開發，以實體縮小模型後 實驗，進行外型修正 ，無原始 3D 的 CAD 資料 ，需要以量測設備將外型資料量測，建構 CAD 資料，以便後續量產加工。 實物點資料量測 點資料處理 由點建 3D 曲面 CAD 確認實體誤差快速原型製作

13. 逆向工程非接觸式點資料量測

14. 汽車風阻模擬

15. RE 常用軟體 Geomagic Studio 以 polygon 方式計算，速度快、精度 較差，可適用於醫學工程。 Imageware 以 surface 方式計算，速度快、精度佳， 可適用於一般工程 。

16. 快速矽膠模具 / 量產模具 Rapid ToolingMass Production

17. ABS 塑膠蓋 PE 塑膠蓋

18. 矽膠模具快速翻製

19. 金屬模具大量生產

21. 逆向工程與快速原型技術於醫學的應用 Mimics 將 CT 頭骨資料轉換成 STL 格式 匯入 CAD 以 Mirror 將完整部分鏡 射到破損部分將補塊部分的斷 差修飾平順。 取消 CT 資料獲得所要頭骨補塊 資料 快速原型輸出實體模型至快速 模具製造

22. KMC 機車開發

23. 謝謝聆聽歡迎指教