TWI847385B - 鍛造手工具套筒設計系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種鍛造手工具套筒設計系統及方法。鍛造手工具套筒設計系統包含設計知識庫模組及處理器。設計知識庫模組用以儲存套筒鍛造設計知識資料，套筒鍛造設計知識資料包含道次設計順序法則及套筒鍛造成形法則，處理器執行鍛造手工具套筒設計方法：利用使用者介面接收輸入參數組，輸入參數組包含目標套筒需求的多個產品尺寸參數、材料參數及道次數量參數；以及根據輸入參數組、道次設計順序法則及套筒鍛造成形法則計算胚料在鍛造的各道次的體積成形量，以產生對應目標套筒的成品套筒在各道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組。

Description

鍛造手工具套筒設計系統及方法

本發明是有關於一種設計系統及方法，且特別是指一種鍛造手工具套筒設計系統及方法。

手工具套筒概呈圓筒狀，其一端形成向內凹陷的多角形凹孔，例如六角形、八角形、十二角形、星形等，另一端形成向內凹陷的四角形凹孔。手工具套筒與手工具(例如扳手)組合以用於快速拆卸、鎖緊對應多角形凹孔所套入的螺栓、螺帽等機械零件。

在鍛造手工具套筒的產業中，雖可使用電腦輔助設計(Computer Aided Design；CAD)軟體來協助套筒設計，以降低設計與製造的週期。然而，套筒的設計流程與參數設定並未被參數化(parameterized)以及模組化(modulized)。若要避免設計人員經驗不足所導致的設計盲區、重複性的錯誤等缺陷所造成的成本、時間的浪費，還是須依賴老師傅經驗。因此，使現行的鍛造手工具套筒的設計流程朝向自動化設計係極具有值得研究的方向。

本發明的目的是在於提供一種鍛造手工具套筒設計系統及方法，其透過使用者輸入需設計之目標套筒的端部凹孔形狀參數、階級參數、產品尺寸參數、材料參數、及道次數量參數，鍛造手工具套筒設計系統即根據使用者的輸入參數執行鍛造手工具套筒設計方法，以計算出各道次鍛造之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組，而完成鍛造手工具套筒的設計，有效的避免設計人員產生設計盲區、重複性的錯誤等缺陷，更大幅縮短設計開發時程、提升產業競爭力。

本發明之一態樣是在提供一種鍛造手工具套筒設計系統，其包含設計知識庫模組、記憶體以及處理器。設計知識庫模組用以儲存套筒鍛造設計知識資料，其中套筒鍛造設計知識資料包含道次設計順序法則及套筒鍛造成形法則，道次設計順序法則為胚料在鍛造的各道次的設計順序，套筒鍛造成形法則為胚料在每一道次的體積保持相同。記憶體用以儲存複數個指令。處理器電性連接至記憶體，以載入指令來進行：利用使用者介面接收輸入參數組，輸入參數組包含目標套筒需求的多個產品尺寸參數、材料參數及道次數量參數；以及根據輸入參數組、道次設計順序法則及套筒鍛造成形法則計算胚料在鍛造的各道次的體積成形量，以產生對應目標套筒的成品套筒在各道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組。

依據本發明的一實施例，輸入參數組更包含過模量參數，過模量參數為在各道次的模具所界定的模具空間大於鍛胚的量，當處理器計算胚料在各道次的體積成形量的步驟時，處理器進行：根據公式計算胚料在各道次的鍛胚外徑，公式為D _i0=D-(N _n -N _i )×K，其中D_i0為鍛胚外徑、D為產品尺寸參數中的外徑參數、N_n為道次數量參數、N_i為第i次道次次數、K為過模量參數；以及根據胚料在各道次的鍛胚外徑及套筒鍛造成形法則來計算胚料在各道次的高度成形量。

依據本發明的一實施例，當處理器計算胚料在各道次的體積成形量的步驟時，處理器根據產品尺寸參數設定胚料的分模線而將胚料分成第一分模部及第二分模部，第一分模部在各道次時根據套筒鍛造成形法則而體積保持相同，第二分模部在各道次時根據套筒鍛造成形法則而體積保持相同。

依據本發明的一實施例，鍛造手工具套筒設計系統還包含電腦輔助設計軟體模組，電腦輔助設計軟體模組用以提供至少一電腦輔助設計軟體，其中處理器更載入指令來進行：根據各道次對應之鍛胚尺寸組、模具尺寸組及至少一電腦輔助設計軟體以產生各道次對應之鍛胚的鍛胚模型及模具的模具模型。

依據本發明的一實施例，套筒鍛造設計知識資料更包含適用於套筒的上界限法，處理器更載入指令來進行：根據輸入參數組、各道次對應之鍛胚尺寸組和模具尺寸組， 及上界限法計算各道次之鍛胚對應的成形負荷預估，及模具對應的模具應力預估。

本發明之另一態樣是在提供一種鍛造手工具套筒設計方法，其由鍛造手工具套筒設計系統所執行，其中鍛造手工具套筒設計方法包含：提供設計知識庫模組，設計知識庫模組用以儲存套筒鍛造設計知識資料，其中套筒鍛造設計知識資料包含道次設計順序法則及套筒鍛造成形法則，道次設計順序法則為胚料在鍛造的各道次的設計順序，套筒鍛造成形法則為胚料在每一道次的體積保持相同；利用使用者介面接收輸入參數組，輸入參數組包含目標套筒需求的多個產品尺寸參數、材料參數及道次數量參數；以及根據輸入參數組、道次設計順序法則及套筒鍛造成形法則計算胚料在鍛造的各道次的體積成形量，以產生對應目標套筒的成品套筒在各道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組。

依據本發明的一實施例，輸入參數組更包含過模量參數，過模量參數為在各道次的模具所界定的模具空間大於鍛胚的量，在計算胚料在各道次的體積成形量的步驟包含：根據公式計算胚料在各道次的鍛胚外徑，公式為D _i =D-(N _n -N _i )×K，其中D_i為鍛胚外徑、D為產品尺寸參數中的外徑參數、N_n為道次數量參數、N_i為第i次道次次數、K為過模量參數；以及根據胚料在各道次的鍛胚外徑及套筒鍛造成形法則來計算胚料在各道次的高度成形量。

依據本發明的一實施例，在計算胚料在各道次的體 積成形量的步驟包含：根據產品尺寸參數設定胚料的分模線而將胚料分成第一分模部及第二分模部；以及第一分模部在各道次時根據套筒鍛造成形法則而體積保持相同，第二分模部在各道次時根據套筒鍛造成形法則而體積保持相同。

依據本發明的一實施例，鍛造手工具套筒設計方法還包含：提供電腦輔助設計軟體模組，電腦輔助設計軟體模組用以提供至少一電腦輔助設計軟體；以及根據各道次對應之鍛胚尺寸組、模具尺寸組及至少一電腦輔助設計軟體以產生各道次對應之鍛胚的鍛胚模型及模具的模具模型。

依據本發明的一實施例，套筒鍛造設計知識資料更包含適用於套筒的上界限法，鍛造手工具套筒設計方法更包含：根據輸入參數組、各道次對應之鍛胚尺寸組和模具尺寸組，及上界限法計算各道次之鍛胚對應的成形負荷預估，及模具對應的模具應力預估。

100:鍛造手工具套筒設計系統

110:使用者介面模組

120:設計資料庫模組

130:設計知識庫模組

140:電腦輔助設計軟體模組

150:推論引擎模組

151:設計法則計算器子模組

152:成形力預估器子模組

153:模型應力預估器子模組

154:鍛胚建構器子模組

155:模具建構器子模組

200:使用者介面

600:鍛造手工具套筒設計方法

610~670:步驟

700:分模線

710:第一分模部

720:第二分模部

800:使用者介面

900:分模線

910:第一分模部

920:第二分模部

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：[圖1]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統的功能方塊示意圖；[圖2]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統的使用者介面的示意圖； [圖3]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統所產生的六道次一階成品套筒在胚料及第一道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖；[圖4]為六道次一階成品套筒在第二道次、第三道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖；[圖5]為六道次一階成品套筒在第四道次、第五道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組、模具的模具尺寸組及第六道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組的示意圖；[圖6]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計方法的流程示意圖；[圖7]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計方法時設定一階套筒分模線的示意圖；[圖8]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統的使用者介面的另一示意圖；[圖9]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統所產生的六道次二階成品套筒在胚料及第一道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖；[圖10]為六道次二階成品套筒在第二道次、第三道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖；[圖11]為六道次二階成品套筒在第四道次、第五道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組、模具的模具尺寸組及第六道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組的示意圖；及[圖12]為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計方法時設定二階套筒分模線的示意圖。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

在本文中所使用的用語僅是為了描述特定實施例，非用以限制申請專利範圍。除非另有限制，否則單數形式的「一」或「該」用語也可用來表示複數形式。

參閱圖1，其為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統100的功能方塊示意圖。鍛造手工具套筒設計系統100包含使用者介面模組110、設計資料庫模組120、設計知識庫模組130、電腦輔助設計軟體模組140以及推論引擎模組150。本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統100可以電腦裝置來實施。具體而言，此電腦裝置包含記憶體、處理器以及硬碟。記憶體係用儲存複數個指令，而處理器用以載入這些指令，以從硬碟取得操作所需的資料來實現前述使用者介面模組110、設計資料庫模組120、設計知識庫模組130、電腦輔助設計軟體模組140以及推論引擎模組150的功能。在本實施例中，設計資料庫模組120、設計知識庫模組130及電腦輔助設計軟體模組140的資料可儲存於前述之硬碟中，但本發明之實施例並不受限於此。

配合參閱圖2，其為依據本發明實施例之鍛造手工 具套筒設計系統100的使用者介面200的示意圖。使用者介面模組110係用以提供使用者介面200。使用者介面200係用以供使用者透過使用者介面200來輸入輸入參數組，或是用以顯示任何計算結果、模擬結果及建議結果。輸入參數組包含目標套筒構形的端部凹孔形狀參數和階級參數、目標套筒需求的多個產品尺寸參數、材料參數、道次數量參數及過模量參數。其中，目標套筒為使用者所欲設計之目標。目標套筒的一端為多角形凹孔，例如為六角形、八角形、十二角形、星形等，本示例以六角形凹孔作說明，另一端為四角形凹孔。目標套筒的階級可分成一階及二階，一階的目標套筒的構形為保持同樣外徑的圓柱狀，二階的目標套筒的構形為使用二種外徑且二種外徑連接處呈現漸縮或漸擴的圓柱狀。在一些實施例中，端部凹孔形狀參數具有六角形、八角形、十二角形、星形等可供使用者選擇。階級參數具有一階、二階等可供使用者選擇。在使用者選擇端部凹孔形狀參數及階級參數之後，使用者介面200顯示需輸入的產品尺寸參數類別以供使用者輸入。舉例來說，在使用者選擇六角形的端部凹孔形狀參數及一階的階級參數之後，需輸入的產品尺寸參數類別為外徑、四角對邊、六角對邊、圓孔內徑、長度、四角孔深、六角孔深、腹板厚等參數。材料參數包含材料資料及線徑資料。材料資料係相關製造鍛胚之胚料的原料材質，由於胚料為盤元原料，因此使用者還須提供線徑資料。道次數量為鍛造製程中的步驟數量，道次數量參數對應道次數量。在一 些實施例中，道次數量參數具有四道次、五道次、六道次等可供使用者選擇。過模量參數為在各道次的模具所界定的模具空間大於鍛胚的量。

設計資料庫模組120係用以儲存材料資料庫、模具材料資料庫、鍛機規格表及產品規格表中之至少一者。材料資料庫包含複數筆材料資料，例如50BV30、CRV6140等多種胚料常用的材料，材料資料庫的此些材料資料可對應使用者介面中供使用選擇的材料資料。模具材料資料庫包含複數筆模具材料資料。系統計算出各道次之模具對應的模具應力預估之後，可根據模具應力預估在使用者介面顯示合適的模具材料資料(亦即能承受最大模具應力的模具材料)來推薦給使用者。鍛機規格表包含複數筆鍛機規格資料。系統計算出各道次之鍛胚對應的成形負荷預估及模具對應的模具應力預估之後，可根據成形負荷預估、模具應力預估在使用者介面顯示合適的鍛機規格資料(亦即能執行最大成形負荷、模具應力的鍛機)來推薦給使用者。產品規格表包含複數筆產品規格資料。此些產品規格資料為套筒的構形資料，例如套筒的端部凹孔形狀、階級及對應的尺寸類別關係，產品規格資料可對應使用者介面中供使用選擇的端部凹孔形狀參數、階級參數及需輸入之產品尺寸參數的類別。

配合參閱圖3至圖5，其中圖3為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統所產生的六道次一階成品套筒在胚料及第一道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模 具尺寸組的示意圖，圖4為六道次一階成品套筒在第二道次、第三道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖，圖5為六道次一階成品套筒在第四道次、第五道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組、模具的模具尺寸組及第六道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組的示意圖。在圖3至圖5中，每個道次之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組以複數個道次構形尺寸參數表示，單位為毫米。設計知識庫模組130係用以儲存套筒鍛造設計知識資料及經驗知識資料中之至少一者。

套筒鍛造設計知識資料包含道次設計順序法則、套筒鍛造成形法則、上界限法(Upper Bound Method；UBM)及複數個公式。道次設計順序法則為胚料在鍛造的各道次的設計順序，舉例來說，在四道次的鍛造製程中，第一道次、第二道次為胚料的整形，第三道次為鍛胚的擠製(擠壓製程)，第四道次為鍛胚的沖切；在五道次的鍛造製程中，第一道次、第二道次為胚料的整形，第三道次、第四道次為鍛胚的擠製，第五道次為鍛胚的沖切；在六道次的鍛造製程中，第一道次、第二道次為胚料的整形，第三道次、第四道次、第五道次為鍛胚的擠製，第六道次為鍛胚的沖切。值得一提的是，在擠壓製程中，擠壓鍛胚的任一端部的凹孔達到所需深度是在一個道次中完成，例如在圖4中，擠壓六角形凹孔達到所需深度(道次構形尺寸參數H2)在第三道次(一個道次)中完成；在圖5中，擠壓六角形凹孔及四角形凹孔之間穿孔達到所需深度(道次 構形尺寸參數H3)在第四道次(一個道次)中完成；在圖5中，擠壓四角形凹孔達到所需深度(道次構形尺寸參數H4)在第五道次(一個道次)中完成。套筒鍛造成形法則為胚料在每一道次的體積保持相同。上界線法適用於計算套筒的成形負荷及模具應力。公式為系統計算過程中會使用到的公式。經驗知識資料為各道次中不易因產品尺寸參數的變化而變更的道次構形尺寸參數或道次構形尺寸參數的對應關係，例如在圖4中，鍛胚在第二道次的道次構形尺寸參數A1、A2(角度)為30度、鍛胚在第二道次的道次構形尺寸參數D₂為道次構形尺寸參數D₁的0.8倍的對應關係。

電腦輔助設計軟體模組140係用以儲存並提供至少一電腦輔助設計(Computer Aided Design；CAD)軟體。在本實施例中，電腦輔助設計軟體模組係用以儲存並提供SolidWorks、Excel及DEFORM-3D，但本發明之實施例並不受限於此，亦可使用類似功能的電腦軟體代替。

推論引擎模組150係電性連接至使用者介面模組110、設計資料庫模組120、設計知識庫模組130以及電腦輔助設計軟體模組140，以接收輸入參數組，並根據輸入參數組、材料資料庫、產品規格表、套筒鍛造設計知識資料及經驗知識資料以產生對應目標套筒的成品套筒在各道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組、模具的模具尺寸組、成形負荷預估及模具應力預估，並將鍛胚尺寸組、模具尺寸組 分別匯入電腦輔助設計軟體以建立鍛胚模型及模具模型，且再利用電腦輔助設計軟體對鍛胚模型及模具模型進行CAE(Computer Aided Engineering)分析驗證，以確保鍛胚模型及模具模型的製程可行性。

推論引擎模組150包括設計法則計算器子模組151、成形力預估器子模組152、模型應力預估器子模組153、鍛胚建構器子模組154及模具建構器子模組155。設計法則計算器子模組151用以產生各道次之鍛胚的鍛胚尺寸組、模具的模具尺寸組。成形力預估器子模組152用以計算在各道次鍛胚的成形負荷預估。模型應力預估器子模組153用以計算在各道次模具的模具應力預估。鍛胚建構器子模組154用以建立鍛胚模型並驗證其可行性。模具建構器子模組155用以建立模具模型並驗證其可行性。

參閱圖6，其為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計方法600的流程示意圖。以下有關鍛造手工具套筒設計方法600之說明以應用在鍛造手工具套筒設計系統100為例，但所屬技術領域中具有通常知識者亦可依據以下說明將鍛造手工具套筒設計方法600應用在其他相似的設計系統上。

在步驟610中，利用使用者介面200接收輸入參數組。輸入參數組如圖2所示的目標套筒構形的端部凹孔形狀參數和階級參數、目標套筒需求的多個產品尺寸參數、材料參數、道次數量參數及過模量參數。

在步驟620中，處理器執行設計法則計算器子模 組151的功能，即根據輸入參數組、產品規格表、套筒鍛造設計知識資料中的道次設計順序法則、套筒鍛造成形法則和其對應的公式，及經驗知識資料來計算胚料在鍛造的各道次的體積成形量，以產生成品套筒在各道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組。此外設計法則計算器子模組151的功能還包括連動Excel軟體，以將各道次的鍛胚尺寸組、模具尺寸組、成形負荷預估及模具應力預估以參數化表格呈現，其中鍛胚尺寸組、模具尺寸組的參數化表格如圖3至圖5所示。

進一步，在計算胚料在鍛造的每個道次的體積成形量的過程中，處理器先根據公式一計算胚料在各道次的鍛胚外徑，再根據計算出的鍛胚外徑及套筒鍛造成形法則來計算胚料在各道次的高度成形量。

公式一如下所示。

D _0i =D-(N _n -N _i )×K

D_0i為鍛胚外徑(單位為毫米)、D為產品尺寸參數中的外徑參數(單位為毫米)、N_n為處理道次數量(即道次數量扣除掉一個道次(沖切步驟)時的數量)、N_i為第i次道次次數、K為過模量參數(單位為毫米)。其中處理道次數量的計算，例如，在道次數量為6時，處理道次數量為5。

根據公式一，在圖3至圖5中，第一道次的鍛胚外徑為19.4毫米、第二道次的鍛胚外徑為19.5毫米、第三道次的鍛胚外徑為19.6毫米、第四道次的鍛胚外徑為 19.7毫米、第五道次的鍛胚外徑為19.8毫米。處理器計算出各道次的鍛胚外徑，再根據使胚料在每一道次的體積保持相同的套筒鍛造成形法則來計算各道次的高度成形量。

配合參閱圖7，其為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計方法600時設定一階套筒分模線的示意圖。更進一步，在進行鍛胚擠製步驟之前(如圖4中第三道次之前)，處理器根據產品尺寸參數設定胚料的分模線700而將胚料分成第一分模部710及第二分模部720，其中分模線700例如為鍛胚在鍛造時使用上下模具的分界線。第一分模部710在各道次時根據套筒鍛造成形法則而體積保持相同，第二分模部720在各道次時根據套筒鍛造成形法則而體積保持相同。因此，鍛胚在經過擠製的高度成形量能經由分模線700而更容易算出。舉例來說，圖7中的高度參數h₀₃可由公式二得到。

公式二如下所示。

其中D₀₂、D₀₃分別為第二道次及第三道次的鍛胚外徑，h₀₁、h₀₂為高度參數，A為端部凹孔的截面積，長度單位為毫米。

在步驟630中，處理器執行成形力預估器子模組152及模型應力預估器子模組153的功能，即根據輸入參數組、各道次對應之鍛胚尺寸組和模具尺寸組、上界限法 及其對應的公式來計算各道次之鍛胚對應的成形負荷預估，及模具對應的模具應力預估。其中對應圖3至圖5的鍛胚尺寸組和模具尺寸組的成形負荷預估如表一所示、模具應力預估如表二所示。

在步驟640中，處理器執行鍛胚建構器子模組154的功能，即根據各道次對應之鍛胚尺寸組及電腦輔助設計軟體，如SolidWorks，以產生各道次對應之鍛胚的鍛胚模型。

在步驟650中，處理器執行模具建構器子模組155的功能，即根據各道次對應之模具尺寸組及電腦輔助設計軟體，如SolidWorks，以產生各道次對應之模具的模具模型。

在步驟660中，處理器執行鍛胚建構器子模組154的功能，即根據電腦輔助設計軟體，如DEFORM-3D，對各道次的鍛胚模型進行CAE分析驗證。

在步驟670中，處理器執行模具建構器子模組155的功能，即根據電腦輔助設計軟體，如DEFORM-3D，對各道次的模具模型進行CAE分析驗證。

值得一提的是，若使用者要修改各道次之鍛胚尺寸組或/及模具尺寸組的任何道次構形尺寸參數，可直接修改表格中的道次構形尺寸參數的數值，修改完成，處理器會重新執行步驟640或/及步驟650，以建立新的鍛胚模型或/及模具模型，接著再執行步驟660或/及步驟670，以根據新的鍛胚模型或/及模具模型進行CAE分析驗證。使用者無需再重新繪圖建立模型，使用更為便利。

此外，步驟640、步驟650及步驟660、步驟670並無順序的限制，使用者可根據需求來做順序上的調整。

參閱圖1、圖6及圖8，其中圖8為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統100的使用者介面800的另一示意圖。在此示例中，鍛造手工具套筒設計系統100一樣也執行鍛造手工具套筒設計方法600，但使用者在使用者介面800中選擇六角形的端部凹孔形狀參數及二階的 階級參數，且輸入的產品尺寸參數相較於一階的階級參數多了小徑、小徑長、外徑長。

配合參閱圖9至圖11，其中圖9為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計系統所產生的六道次二階成品套筒在胚料及第一道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖，圖10為六道次二階成品套筒在第二道次、第三道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組的示意圖，圖11為六道次二階成品套筒在第四道次、第五道次各自對應之鍛胚的鍛胚尺寸組、模具的模具尺寸組及第六道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組的示意圖。在步驟620中，處理器執行設計法則計算器子模組151的功能以產生成品套筒在各道次對應之鍛胚的鍛胚尺寸組及模具的模具尺寸組。

配合參閱圖12，其為依據本發明實施例之鍛造手工具套筒設計方法600時設定二階套筒分模線的示意圖。其中設定胚料的分模線900而將胚料分成第一分模部910及第二分模部920。圖12中的高度參數h₀₅可由下列公式三、四、五得到。

公式三、四、五分別如下所示。

其中D₀₂、D₀₃分別為第二道次及第三道次的鍛胚外徑，D_S2、D_S3分別為第二道次及第三道次的鍛胚小徑，f_v1、f_v2為軸對稱曲面函數，h₀₁、h₀₂、h₀₃、h₀₄為高度參數，r₁、r₂為弧度參數，A為端部凹孔的截面積，d為端部凹孔的深度參數，長度單位為毫米。

設計二階成品套筒的步驟630至步驟670與設計一階成品套筒的步驟630至步驟670類似，在此不再贅述。

雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:鍛造手工具套筒設計系統 110:使用者介面模組 120:設計資料庫模組 130:設計知識庫模組 140:電腦輔助設計軟體模組 150:推論引擎模組 151:設計法則計算器子模組 152:成形力預估器子模組 153:模型應力預估器子模組 154:鍛胚建構器子模組 155:模具建構器子模組

Claims (8)

1. 一種鍛造手工具套筒設計系統，包含：一設計知識庫模組，用以儲存一套筒鍛造設計知識資料，其中該套筒鍛造設計知識資料包含一道次設計順序法則及一套筒鍛造成形法則，該道次設計順序法則為一胚料在鍛造的各道次的設計順序，該套筒鍛造成形法則為該胚料在每一道次的體積保持相同；一記憶體，用以儲存複數個指令；以及一處理器，電性連接至該記憶體，以載入該些指令來進行：利用一使用者介面接收一輸入參數組，該輸入參數組包含一目標套筒需求的多個產品尺寸參數、一材料參數及一道次數量參數；根據該輸入參數組、該道次設計順序法則及該套筒鍛造成形法則計算該胚料在鍛造的各道次的一體積成形量；根據該等產品尺寸參數設定該胚料的一分模線而將該胚料分成一第一分模部及一第二分模部，其中該第一分模部在各道次時根據該套筒鍛造成形法則而體積保持相同，該第二分模部在各道次時根據該套筒鍛造成形法則而體積保持相同；以及產生對應該目標套筒的一成品套筒在各道次對應之一鍛胚的一鍛胚尺寸組及一模具的一模具尺寸組。
2. 如請求項1所述之鍛造手工具套筒設計系統， 其中該輸入參數組更包含一過模量參數，該過模量參數為在各道次的該模具所界定的一模具空間大於該鍛胚的量，當該處理器計算該胚料在各道次的該體積成形量的步驟時，該處理器進行：根據一公式計算該胚料在各道次的一鍛胚外徑，該公式為D _i0=D-(N _n -N _i )×K，其中D_i0為該鍛胚外徑、D為該些產品尺寸參數中的一外徑參數、N_n為該道次數量參數、N_i為第i次道次次數、K為該過模量參數；以及根據該胚料在各道次的該鍛胚外徑及該套筒鍛造成形法則來計算該胚料在各道次的一高度成形量。
3. 如請求項1所述之鍛造手工具套筒設計系統，還包含一電腦輔助設計軟體模組，該電腦輔助設計軟體模組用以提供至少一電腦輔助設計軟體，其中該處理器更載入該些指令來進行：根據各道次對應之該鍛胚尺寸組、該模具尺寸組及該至少一電腦輔助設計軟體以產生各道次對應之該鍛胚的一鍛胚模型及該模具的一模具模型。
4. 如請求項1所述之鍛造手工具套筒設計系統，其中該套筒鍛造設計知識資料更包含適用於一套筒的一上界限法，該處理器更載入該些指令來進行：根據該輸入參數組、各道次對應之該鍛胚尺寸組和該模具尺寸組，及該上界限法計算各道次之該鍛胚對應的一成 形負荷預估，及該模具對應的一模具應力預估。
5. 一種鍛造手工具套筒設計方法，由一鍛造手工具套筒設計系統所執行，其中該鍛造手工具套筒設計方法包含：提供一設計知識庫模組，該設計知識庫模組用以儲存一套筒鍛造設計知識資料，其中該套筒鍛造設計知識資料包含一道次設計順序法則及一套筒鍛造成形法則，該道次設計順序法則為一胚料在鍛造的各道次的設計順序，該套筒鍛造成形法則為該胚料在每一道次的體積保持相同；利用一使用者介面接收一輸入參數組，該輸入參數組包含一目標套筒需求的多個產品尺寸參數、一材料參數及一道次數量參數；根據該輸入參數組、該道次設計順序法則及該套筒鍛造成形法則計算該胚料在鍛造的各道次的一體積成形量；根據該等產品尺寸參數設定該胚料的一分模線而將該胚料分成一第一分模部及一第二分模部；該第一分模部在各道次時根據該套筒鍛造成形法則而體積保持相同，該第二分模部在各道次時根據該套筒鍛造成形法則而體積保持相同；以及產生對應該目標套筒的一成品套筒在各道次對應之一鍛胚的一鍛胚尺寸組及一模具的一模具尺寸組。
6. 如請求項5所述之鍛造手工具套筒設計方法， 其中該輸入參數組更包含一過模量參數，該過模量參數為在各道次的該模具所界定的一模具空間大於該鍛胚的量，在計算該胚料在各道次的該體積成形量的步驟包含：根據一公式計算該胚料在各道次的一鍛胚外徑，該公式為D _i =D-(N _n -N _i )×K，其中D_i為該鍛胚外徑、D為該些產品尺寸參數中的一外徑參數、N_n為該道次數量參數、N_i為第i次道次次數、K為該過模量參數；以及根據該胚料在各道次的該鍛胚外徑及該套筒鍛造成形法則來計算該胚料在各道次的一高度成形量。
7. 如請求項5所述之鍛造手工具套筒設計方法，還包含：提供一電腦輔助設計軟體模組，該電腦輔助設計軟體模組用以提供至少一電腦輔助設計軟體；以及根據各道次對應之該鍛胚尺寸組、該模具尺寸組及該至少一電腦輔助設計軟體以產生各道次對應之該鍛胚的一鍛胚模型及該模具的一模具模型。
8. 如請求項5所述之鍛造手工具套筒設計方法，其中該套筒鍛造設計知識資料更包含適用於一套筒的一上界限法，該鍛造手工具套筒設計方法更包含：根據該輸入參數組、各道次對應之該鍛胚尺寸組和該模具尺寸組，及該上界限法計算各道次之該鍛胚對應的一成形負荷預估，及該模具對應的一模具應力預估。