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系統識別號 U0002-0308202013270600
中文論文名稱 沖床不同剛性下之結構最佳化
英文論文名稱 Optimization Design and Analysis for Structure of Punching Press in Different Rigidity
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生中文姓名 鄭偉廷
研究生英文姓名 Wei-Ting Cheng
學號 607370136
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2020-06-30
論文頁數 44頁
口試委員 指導教授-李宗翰
委員-黃鴻傑
委員-阮朝宗
中文關鍵字 沖床  有限元素法  田口法  剛性  最佳化 
英文關鍵字 Press  Rigidity  Finite element method  Taquchi method  optimization 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本次研究目的,將針對沖床進行分析,對其各機種加入各種控制因子下進行模擬實驗,並分析控制因子與剛性之間的關係,找到顯著影響的因子並合理的減少控制因子,進一步找到剛性1/6000、1/8000、1/10000最佳化的剛性結構。

本研究大概分為三部份:

一、建立合理的模擬分析模型,先使用SolidWorks建立沖床3D模型,對模型進行最佳化,再蒐集各材料參數,使用SolidWorks附加程式simulation進行分析設定,加入合理的邊界、負載條件及材料參數,最後將其結果與標準剛性進行數值比對,確認模型是否在符合標準剛性的範圍。

二、進行田口法篩選控制因子,將控制因子及水準值進行組合,使用合適的田口式直交表 L_9 3^4設計實驗組,再進行模擬分析並找出影響顯著的因子。

三、最後,合理的保留顯著因子並進行各機種量化分析,依結果產出趨勢圖並導出回歸趨勢線,利用分析結果達到本次研究目的。
英文摘要 The purpose of the research is to analyze punch, import simulation control factor to each model with various control factors, and analyze the relationship between control factors and Rigidity to find significant factors and reasonably reduce them. Further find a rigid structure optimized for rigidity 1/6000, 1/8000, 1/10000.

This research is roughly divided into 3 parts:

1.Establish a reasonable model for Analysis, first use SolidWorks to create a 3D model of the press, optimize the model, then collect various material parameters, use SolidWorks add-on simulation to set the conditions of analysis, add reasonable boundaries, loading conditions and material parameters, and finally the results are compared with the standard rigidity to confirm whether the model is in the range that meets the standard rigidity.

2.The Taguchi method was used to screen the control factors, and the control factors and level values were combined. The appropriate Taguchi-type orthogonal table L_9 3^4 was used to design the experimental group, and then the simulation analysis was performed to find the significant factors.

3.Finally, reasonably retain the significant factors and perform quantized analysis of each model, draw the results into a trend chart, analyze the trends, and use the analysis results to achieve the purpose in the research.
論文目次 目錄
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VII
第1章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 研究背景 1
1-3 研究動機與目的 2
1-4 文獻探討 3
第2章 研究理論與規劃 5
2-1 有限元素法概論 5
2-2 田口法 6
2-3 剛性定義 9
2-4 研究規劃 11
第3章 有限元素邊界條件及參數設定 12
3-1 機架與平板模型建立 12
3-2 材料參數設定 15
3-3 模型初始邊界及負載條件設定 16
3-4 模型控制因子設定 19
第4章 分析結果 20
4-1 變形量及剛性分析結果 20
4-2 分析結果比對 25
4-3 田口法分析 26
4-4 主要因子量化分析 29
第5章 結論與未來展望 39
5-1 結論 39
5-2 未來展望 41
參考文獻 43

表目錄
表 2 1直交表L_9 3^4 9
表 3 1簡化內容 12
表 3 2 機架與平板模型對應表 13
表 3 3本實驗材料參數一覽表[14][15] 15
表 3 4 螺栓參數表[16] 16
表 4 1 模擬分析的位移量及計算後剛性 24
表 4 2 模擬與標準剛性比較 25
表 4 3直交表L_9 3^4 26
表 4 4 各因子水準 27
表 4 5 田口法實驗設計結果 27
表 4 6 不同水準各因子效果表 28
表 4 7 SNS2-250LT-1型 板厚-剛性表 29
表 4 8 SNS2-250LT-2型 板厚-剛性表 30
表 4 9 SNS2-300LT-1型 板厚-剛性表 31
表 4 10 SNS2-300LT-2型 板厚-剛性表 32
表 4 11 SNS2-400LT-1型 板厚-剛性表 33
表 4 12 SNS2-400LT-2型 板厚-剛性表 34
表 4 13 SNS2-500LT-1型 板厚-剛性表 35
表 4 14 SNS2-500LT-2型 板厚-剛性表 36
表 4 15 各機種趨勢線的方程式 37
表 4 16 各機種在剛性1/6000的主板厚度 37
表 4 17 各機種在剛性1/8000的主板厚度 38
表 4 18 各機種在剛性1/10000的主板厚度 38
表 5 1 台灣市購鋼板規格[17] 40
表 5 2 剛性誤差介於0%~+10%之間所選擇的鋼板 41

圖目錄
圖 1 1 SEYI沖床[5] 2
圖 1 2 SEYI半門型沖床[5] 3
圖 2 1 田口法概念圖 7
圖 2 2 產品目標圖 7
圖 2 3 品質損失圖 8
圖 2 4 品質控製圖 8
圖 2 5 流程圖 11
圖 3 1 SNS2-250LT-1型 平板1/4模型 13
圖 3 2 SNS2-250LT-1型 機架1/4模型 14
圖 3 3 SNS2-250LT-1型 1/4組立模型 14
圖 3 4 SNS2-250LT-1型1/4組立模型網格圖 15
圖 3 5 腳座設定固定 16
圖 3 6 鎖固螺孔設定連接條件 17
圖 3 7 平板與機架接觸設定 17
圖 3 8 切面設定對稱條件 18
圖 3 9 施加負載條件 18
圖 3 10 模型區域介紹 19
圖 4 1 SNS2-250LT-1型位移量分析結果 20
圖 4 2 SNS2-250LT-2型位移量分析結果 21
圖 4 3 SNS2-300LT-1型位移量分析結果 21
圖 4 4 SNS2-300LT-2型位移量分析結果 22
圖 4 5 SNS2-400LT-1型位移量分析結果 22
圖 4 6 SNS2-400LT-2型位移量分析結果 23
圖 4 7 SNS2-500LT-1型位移量分析結果 23
圖 4 8 SNS2-500LT-2型位移量分析結果 24
圖 4 9 剛性效果圖 28
圖 4 10 SNS2-250LT-1型 剛性趨勢圖 29
圖 4 11 SNS2-250LT-2型 剛性趨勢圖 30
圖 4 12 SNS2-300LT-1型 剛性趨勢圖 31
圖 4 13 SNS2-300LT-1型 剛性趨勢圖 32
圖 4 14 SNS2-400LT-1型 剛性趨勢圖 33
圖 4 15 SNS2-400LT-2型 剛性趨勢圖 34
圖 4 16 SNS2-500LT-1型 剛性趨勢圖 35
圖 4 17 SNS2-500LT-2型 剛性趨勢圖 36
圖 5 1 所有機種 剛性趨勢圖 39
圖 5 2 主板間距說明圖 40
參考文獻 [1] Wikipedia- Leonardo da Vinci,
https://en.wikipedia.org/wiki/Leonardo_da_Vinci
[2] Wikipedia- John Wilkinson,
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Wilkinson_(industrialist)
[3]Wikipedia- Machine tool,
https://en.wikipedia.org/wiki/Machine_tool
[4]華人百科, https://www.itsfun.com.tw/%E6%B1%BD%E8%BB%8A%E7%99%BC%E5%B1%95%E5%8F%B2/wiki-9142955-9096535
[5]協易機械,沖床縱列線, https://www.seyi.com/zh-tw
[6]A. Hrennikoff,"Solution of problems of elasticity by the framework method",Journal of Appliep mechanics,1941.
[7]Stiffness and Deflection Analysis of Complex Structures. Journal of Aeronautical Sciences - Vol 23, Sep 1956, Number 9.
[8] Proceedings, 2nd conference on electronic computation, A.S.C.E. structural division, Pittsburgh, PA, pp 345–378, 1960
[9] Rao, CSR.(1992) “R.A. Fisher : The Founder of Modern Statistics”, Statistical Science. Vol.7.
[10]Joan Fisher Box (1980) “R.A. Fisher and the Design of Experiments, 1922-1926”,The American Statistician, Vol.34.
[11] 蘇朝墩 (2004)。「專訪世界質量大師田口玄一博士」,質量月刊,第四十卷,第三期,30-32頁
[12]游偲平(民100)。以有限元素為基礎之形狀最佳化,淡江大學土木系研究所碩士論文,新北市.
[13]立林和夫(2004)。《入門田口方法》。葉琇芳譯。台北:中衛發展中心
[14]JIS G3101標準
[15]JIS G4105-1979 標準
[16] 賴耿陽(1989),”螺紋鎖緊機構設計-現代螺紋使用實務”,台南:復漢出版社.
[17]協易機械,銲接設計標準
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