SpaceTeamSat1 立方衛星結構：二十四次裝夾的六片 Al 7075 板（3 軸）

原始來源: Tim Munhowen（TU Wien Space Team），SpaceTeamSat1 Mechanical Design，Zenodo，1.0 版，2025，doi:10.5281/zenodo.15482346。
搜尋關鍵字: SpaceTeamSat1 Mechanical Design、zenodo 15482346、CS_Xminus.STEP
授權: CC BY 4.0，依原樣提供、不附任何保證。零件是團隊的模型，沒有改動；毛胚、工序與裝夾、夾具、刀具與刀把、程式與機台都是代理的。下方畫面由 HiNC 繪出，或由代理依團隊的模型渲染、以它的腳本依 HiNC 的讀值畫出；不轉載圖面。
標註: SpaceTeamSat1 mechanical design by Tim Munhowen, TU Wien Space Team (Zenodo, doi:10.5281/zenodo.15482346), CC BY 4.0. Machining set-up by Tech Coordinate's agent.
SpaceTeamSat1 機構設計：Tim Munhowen，TU Wien Space Team（Zenodo，doi:10.5281/zenodo.15482346），CC BY 4.0；加工設定由超級高科技的代理完成。
關於這個案例: SpaceTeamSat1 是維也納工業大學學生團隊 TU Wien Space Team 的 1U 立方衛星。它的結構是由六片 Al 7075 板組成、每邊約 100 mm 的框：兩片方框與四片側板，帶導軌、1.6–1.8 mm 的薄板與 D4 H7 定位孔。團隊公開了 STEP 模型與一套 13 張的圖面。圖面給了材料、一般公差 ISO 2768-f、表面與 H7 孔，沒有夾具、沒有工序，也沒有刀具。

故事

一個 AI 代理在 STEP 檔上自己寫了一套 2.5 軸 CAM，沒有任何商用 CAM 可以起步。它把孔依軸向分組，數出 24 次裝夾：每片板先靠底下留的 8 mm 夾持料夾在虎鉗上，再翻面放到子板上，從下方穿過圖面註明「加工用」的 M3 孔鎖住；每片側板接著再立在虎鉗裡三次，加工兩個端面與一個側邊上的孔。側板 1.6 與 1.8 mm 的薄板底下，子板做成依薄板形狀的巢。代理選了通用三軸機與 7.5 kW、24,000 rpm 的主軸，每把刀都裝在熱縮刀把上，伸出量依零件高度圖以刀把半徑膨脹後決定，再寫出 24 支 Fanuc 程式。第一次播放之前，它先寫下通過標準；接著透過 Web API 建出 24 個 HiNC 專案，後一次裝夾都從前一次留下的工件開始，先全部以 1 mm 播過，再以 0.125 mm 的網格寬度驗收整批。

HiNC：X- 板在第一次裝夾時夾在虎鉗裡，2 mm 端銑刀從細長的熱縮刀把伸進框架的一個 R1 角；零件依切削力著色 — X- 板，第一次裝夾：Ø2 端銑刀從熱縮刀把伸出 17 mm，在框架頂面以下 10 mm 的 R1 角裡，刀把鼻端仍高出 7 mm。零件依切到每個面的那一步的峰值切削力著色（0–300 N）。

HiNC 的偏差畫面：完成的 X- 板在第二次裝夾的子板上，與設計相差 ±0.1 mm 以內為綠色，孔口倒角凸出為藍色 — 完成的 X- 板放在第二次裝夾的子板上，依與設計的偏差著色：綠色在 ±0.1 mm 以內；只有程式沒有做的孔口倒角凸出（藍色）。

六片 Al 7075 板組成的 1U 結構，每邊約 100 mm：兩片方框與四片帶導軌的側板，依團隊的 STEP 組立渲染 — 結構本身：六片每邊約 100 mm 的 Al 7075 板，兩片方框，以及四片帶導軌、1.6–1.8 mm 薄板的側板。

X- 板精修時 D6、D4、D2 的最大刀尖撓曲：原程式 194、80、360 µm，修訂後 22、12、33 µm，上限 25 與 50 µm — HiNC 在 X- 板第一次裝夾讀到的（兩支程式都是為 NC 優化頁重播的）：精修刀具的最大刀尖撓曲，原程式（藍）對照修訂後的程式（橘）；虛線是第一次播放前寫下的上限。

側板的五次裝夾：毛胚夾在虎鉗裡；翻面放在帶巢的子板上；三次以一邊立在虎鉗裡 — 側板的五次裝夾，夾具由代理設計：OP1 夾毛胚；OP2 翻面放到依第一面與薄板形狀做的巢上，從下方穿過 M3 孔鎖住；E1–E3 立在虎鉗裡，鑽兩個端面與一個側邊的孔。方框只需要前兩次。

X- 板 D16 粗加工的主軸功率比，對 HiNC 讀到的切削寬度（以刀徑的比例表示）：原程式在約 0.55 倍刀徑以上超過額定，全刀寬槽銑時到 1.8；依切削截面調整進給後維持在 0.8 以下 — 粗加工在哪裡讓主軸過載：HiNC 逐步讀到的功率比，對它讀到的切削寬度，只取全切深（3.5 mm）的步。原程式（藍）在 D16 吃到超過約 0.55 倍刀徑時就超過額定，全刀寬槽銑時到 1.8；依切削截面調整進給（橘）之後維持在 0.8 以下。

畫面由 HiNC 依 TU Wien Space Team 的模型（CC BY 4.0）與超級高科技的代理建的加工設定繪出；結構與裝夾的圖是代理自己依模型渲染的，兩張圖表由代理的腳本依 HiNC 的讀值畫出。

十九個難題中的四個

以為一片兩三次的裝夾，結果是二十四次

案例大綱原本預期三軸機上每片板裝夾兩三次。把 STEP 的圓柱面合併成孔之後，孔軸也有沿 X 與 Y 的：側板的兩個端面與一個側邊上有 M2、M4 攻牙孔、彈簧頂針的 D5.5 H7 座與一個階梯孔，只做兩次裝夾就會漏鑽。每片側板因此多了三次立在虎鉗裡的裝夾，整批成為 2 × 2 + 4 × 5 = 24 次，邊裝夾的程式只有鑽、擴與鉸。

代理的檢查沒看到的刀柄

在 1 mm 的網格寬度下，HiNC 在 Z- 板的第一次裝夾報了 446 則刀柄撞工件。代理沿刀路量刀具每一段離設計零件多遠：2 mm 球刀的刀頸只有 12 mm，所以 4 mm 的刀柄從刀尖上方 12 mm 開始，吃進 21.8 mm 高的凸耳 0.97 mm；它自己的檢查整根都只用刀頸的半徑。檢查改成把刀具分段來看，刀頸加長到 16 mm。之後沿溝的 121 個點全部通過；舊刀頸只過 66 個，沒過的 55 個正是 HiNC 報碰撞的地方。

跑得乾淨、卻讓刀具過載的程式

原本的程式在 X- 板以 0.125 mm 整片播完，沒有任何訊息，過切最多 0.019 mm。但 D16 粗加工要求主軸出到額定的 1.61 倍（第 99 百分位），精修讓 D6 彎了 194 µm、D2 彎了 360 µm（同一支程式為 NC 優化重播的讀數）。HiNC 的逐步讀值指出在哪裡：功率比只在 D16 以全切深吃到超過 0.55 倍刀徑時超過 1，而一道底面精修把牆邊 0.3 mm 的留量整段高度吃掉。代理改成依每段刀路在刃長內遇到的料調整進給，牆分兩刀精修；在修剪案上，粗加工最多讀到 0.78，D6、D4、D2 的光刀為 23.6、11.2 與 23.9 µm。

會在螺絲之間下垂的薄板

如果只在 M3 孔下墊高，側板 1.6 與 1.8 mm 的薄板在第二次裝夾時要跨 20–40 mm；條帶模型算出 20 N 的軸向力會讓它下垂約 0.1 mm，是薄板 ±0.05 mm 公差的兩倍。代理把子板做成依第一次裝夾的面與薄板形狀的巢，比邊緣內縮 0.3 mm，並避開零件往下伸的地方。把 HiNC 的軸向力代入同一個模型，靠在巢上的薄板只下垂 0.003–0.12 µm。

其他十五個在完整紀錄裡，包括一張在窗口上扇開三角形的參考網格、其實會穿透的盲孔、2.5 軸刀路做不出的導軌凹圓角、需要更長的刀與重新規劃的深牆，以及繞內角時放慢的進給。

結果

以 0.125 mm 的網格寬度，24 次裝夾全部跑到結尾，共 2,838,462 步，後一次裝夾都從前一次留下的工件開始，沒有任何碰撞。刀把在每一處都過得去；在 1 mm 網格的反向對照裡，把 2 mm 刀伸得比需求短 6 mm，HiNC 的刀把碰撞就出現在計畫指出的位置。修訂後的程式，精修刀具在 D6 的牆上最多彎 23.1 µm（上限 25），在角落 D4 最多 37.6 µm、D2 最多 48.5 µm（上限 50），只有一步是 55.8 µm（Y+ OP1 的 2 mm 刀段為 NC 優化頁重播的讀數）；粗加工維持在主軸額定的 0.90 以下，只有斜坡折返的一步例外。每片板 96–98 % 的完成表面落在設計的一格以內；Y+ 與 Z+ 在導軌端部留下 4 mm 的料，計畫事先就報告那裡是所選刀具到不了的地方。HiNC 算出每片 19.0 到 29.1 分鐘、六片共 139.5 分鐘（代理的算術：134.5），假設每次裝夾 10 分鐘，共 6.3 小時；修訂讓計畫的加工時間多了 38 %。第一次播放前寫下、有通過門檻的十四條標準中過了八條。沒過的六條照實寫成沒過：四次邊裝夾有訊息、鑽頭的應力讀值互相矛盾、D2 的一步、斜坡折返的一步、四片板沿內側稜線超出一格 3–34 µm 的過切，以及邊裝夾的鑽孔時間對上一個把啄鑽間隙當成 0 的算術。一切都是模擬，沒有任何一片板真的切過。

關鍵數字	是什麼
2,838,462 步	HiNC 以 0.125 mm 的網格寬度播放 24 次裝夾，後一次裝夾都從前一次留下的工件開始；沒有任何碰撞
1.61 → 0.90	D16 粗加工的主軸功率比：原程式在 X- 板的第 99 百分位，以及修訂後的程式在任何一片板上的最高值（斜坡折返的一步除外）
194 → 23.1 µm	D6 精修的最大撓曲：原程式在 X- 板，修訂後的程式在全部六片板（上限 25）
360 → 48.5 µm	D2 在角落的同一個數字（上限 50）；Y+ 有一步讀到 55.8
96–98 %	每片板完成表面落在設計一格（0.125 mm）以內的比例
139.5 分鐘	六片板 24 支程式在 HiNC 的加工時間，代理的算術是 134.5；假設每次裝夾 10 分鐘，一組 6.3 小時
+38 %	修訂的代價：計畫的加工時間從 97.2 分鐘增加到 134.5 分鐘
約 140 分鐘	24 次裝夾在一台共用 32 執行緒伺服器上一片一片播放的時間（每片 20–31 分鐘）
14 條中 8 條	第一次播放前寫下、有通過門檻的標準中過了的；沒過的六條照實寫成沒過

這個案例的 NC 優化 →

帶來了什麼

給加工工程師：在任何一塊鋁被切之前就找到的：D16 以全切深吃到超過 0.55 倍刀徑就超過主軸額定的粗加工、把牆的整段留量吃掉的底面精修、彎 194–360 µm 的小刀，以及吃進凸耳的球刀刀柄；過得去的伸出量；一組六片 6.3 小時；以及所選刀具做不到的導軌端部 4 mm 殘料。
給老師或學生：一份薄板航太零件完整的多次裝夾計畫：依孔軸數出裝夾次數、用圖面的 M3 孔在翻面後固定零件、1.6 mm 薄板底下的巢、平底 H7 孔用的端刃鉸刀、依刀具遇到的料調整進給、牆分兩刀精修，以及故意把一把刀伸短、證明刀把檢查真的在跑。
給考慮讓代理搭配 HiNC 工作的人：從 STEP 模型與圖面、沒有任何 CAM 程式可以起步，到依 HiNC 的逐步負載、碰料步數與匯出件一輪一輪修訂的 24 支程式，並以第一次播放前定好的標準判定；沒過的六條照實寫成沒過。沒有第二個代理重建這個案例。

看完整的案例紀錄：SpaceTeamSat1 立方衛星結構

來源與備份

案例	原始檔	備份
SpaceTeamSat1 立方衛星結構	團隊的 Zenodo 紀錄（STEP 模型與圖面）	Showcase-STS1-CubeSat-Structure.zip

zip 裡有本案的 SOURCE.md（寫明改了什麼）；團隊在 Zenodo 公開的原樣封存檔 Sts1MechanicalDesign_1.0.zip，內含 STEP 模型與整套圖面；以及代理的工作：記下每把刀、刀把、伸出量與每條通過標準的數字檔、每片板的計畫、夾具、24 支程式與驗收結果。為了讓檔案小一點，六片板的設計網格與依刀具切開的分段程式沒有放進去：網格由 STEP 檔轉出，分段程式由完整程式切出。

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