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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王明鑫
研究生(外文):Ming-Xin Wang
論文名稱:沖床振動噪音之改善研究
論文名稱(外文):The Method of Reducing Noise for a Punching Press
指導教授:李廣齊李廣齊引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:自動化工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:機械共振自然頻率共振改善
外文關鍵詞:ResonanceNatural frequencyNoise
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本研究針對沖床機構之共振問題提出解決方法,驗證組裝後之自然頻率(Natural frequency)與伺服馬達(Servo Motor)之間的關係。
研究過程中逐步的量測各元件之自然頻率,探討其共振原因。利用數學模型(Mathematical Modeling)瞭解其機械結構,推導其控制方程式(Derivation of Governing Equations),再求解其控制方程式(Solution of the Governing Equation),最後驗證其結果(Interpretation of the results)。
利用所量測出的數據作設計變更的基礎,成功的解決共振與噪音的問題,為製程減少60%的製程工時。
Propose solutions to the problem of resonance method for Punch press. Prove the relationship for the natural frequency and Servo Motor. In research, measure each part natural frequency, try to find Resonance reason. Use Mathematical modeling explain the mechanical structure. Computing Derivation of Governing Equations Solution of the Governing Equation. Final step, interpretation of the results.
Using the measured data of the based for the design and change. successfully resolved resonance and noise problems, 60% reduction for the manufacturing process of the process time.
摘要……………………………………………………………………… i
Abstract………………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………………… iii
目錄……………………………………………………………………… iv
表目錄…………………………………………………………………… vii
圖目錄…………………………………………………………………… viii
第一章 緒論…………………………………………………………… 1
1.1 前言……………………………………………………… 1
1.2 研究背景………………………………………………… 3
1.3 改善方法………………………………………………… 4
1.4 沖床的種類與應用……………………………………… 5
1.5 各式沖床………………………………………………… 8
第二章 沖床機振動量測方法………………………………………… 13
2.1 沖床機構振動來源……………………………………… 13
2.2 沖床之振動檢測………………………………………… 17
第三章 沖床振動檢測分析…………………………………………… 26
3.1 共振來源,沖床X軸量測……………………………… 27
3.2 螺桿量測………………………………………………… 30
3.3 馬達轉速頻對機構之影響……………………………… 31
3.4 X軸半成品量測………………………………………… 32
3.4.1 加速規量測半成品,滑塊位於馬達側之X軸… 33
3.4.2 加速規量測半成品,滑塊位於中點之X軸…… 35
3.4.3 加速規量測半成品,滑塊位於歸零點之X軸… 37
3.5 X軸成品與機身連結之量測…………………………… 39
3.6 沖床X軸成品量測,與機身連結之X軸………………… 40
3.6.1 與機台連結,量測滑塊位於馬達側之X軸…… 41
3.6.2 與機台連結,量測滑塊位於中點之X軸……… 43
3.6.3 與機台連結,量測滑塊位於歸零點之X軸…… 45
第四章 沖床振動改善與結果分析…………………………………… 52
4.1 沖床共振問題改善方法……………………………… 52
4.2 改善後沖床之振動量測與結果分析………………… 55
4.2.1 X軸設變後,量測滑塊位於馬達測…………… 56
4.2.2 X軸設變後,量測滑塊位於中點……………… 57
4.2.3 X軸設變後,量測滑塊位於歸零點…………… 58
4.3 X軸設變後與機台連結後實際運轉動態測………… 60
4.4 實際量測情況………………………………………… 61
4.5 量測與改善分析……………………………………… 63
第五章 結論…………………………………………………………… 64
參考文獻 ………………………………………………………………… 66
Extended Abstract ……………………………………………………… 68
簡歷……………………………………………………………………… 71

表目錄
表1.1 常見沖床種類………………………………………………… 5
表1.2 本研究之沖床規格…………………………………………… 12
表3.1 X軸座敲擊數據……………………………………………… 29
表3.2 X軸伺服馬達轉速分布……………………………………… 31
表3.3 X軸滑塊位於馬達側半成品量測…………………………… 34
表3.4 X軸滑塊位於中點半成品量測……………………………… 36
表3.5 X軸滑塊位於歸零點半成品量測…………………………… 38
表3.6 X軸滑塊位於馬達側成品量測……………………………… 42
表3.7 X軸滑塊位於中點成品量測………………………………… 44
表3.8 滑塊位於歸零點成品量測………………………………… 46
表4.1 更改設計後馬達與螺桿之關係…………………………… 53

圖目錄
圖1.1 沖床應用之行業別…………………………………………… 7
圖1.2 日系沖床(AMADA,EM-2510)……………………………… 8
圖1.3 歐系沖床(TrumpfTR5000)………………………………… 9
圖1.4 大陸沖床(HPQ-3048)………………………………………… 10
圖1.5 台製沖床(MAX1250X)………………………………………… 11
圖2.1 沖床機種O型機……………………………………………… 13
圖2.2 沖床之刀盤…………………………………………………… 14
圖2.3 沖床X軸前視圖……………………………………………… 15
圖2.4 沖床Y軸……………………………………………………… 15
圖2.5 沖床C軸……………………………………………………… 16
圖2.6 沖床C軸之運用……………………………………………… 17
圖2.7 量測流程圖…………………………………………………… 18
圖2.8 單軸向加速規352C65……………………………………… 20
圖2.9 三軸向加速規356A02……………………………………… 20
圖2.10 NI USB 9234………………………………………………… 22
圖2.11 資料收集與量測架構………………………………………… 22
圖2.12 量測所需之人機畫面………………………………………… 23
圖2.13 振動量測之LABVIEW程式碼………………………………… 25
圖3.1 沖床振動量測之架構………………………………………… 26
圖3.2 沖床X軸測試與敲擊示意圖(上視圖)…………………… 27
圖3.3 沖床X軸座量測方式………………………………………… 28
圖3.4 實際量測敲擊之FFT頻譜圖………………………………… 28
圖3.5 螺桿量測示意圖……………………………………………… 30
圖3.6 螺桿自然頻率………………………………………………… 31
圖3.7 比較零組件共振頻率………………………………………… 32
圖3.8 X軸半成品-滑塊位於馬達側(前視圖)…………………… 33
圖3.9 X軸半成品-滑塊位於馬達側示意圖……………………… 33
圖3.10 X軸半成品量測,滑塊位於馬達側量測…………………… 34
圖3.11 X軸半成品-滑塊位於中點(前視圖)……………………… 35
圖3.12 X軸半成品-滑塊位於中點示意圖………………………… 35
圖3.13 X軸半成品量測,滑塊位於中點量測頻…………………… 36
圖3.14 X軸半成品-滑塊位於歸零點(前視圖)…………………… 37
圖3.15 X軸半成品-滑塊位於歸零點示意圖……………………… 37
圖3.16 X軸半成品量測,滑塊位於馬達側量測…………………… 38
圖3.17 半成品之測試用載台(前視圖)……………………………… 39
圖3.18 X軸成品與機身連結………………………………………… 40
圖3.19 X軸成品量測-滑塊位於馬達側(前視圖)………………… 41
圖3.20 X軸-滑塊位於馬達側示意圖……………………………… 41
圖3.21 X軸成品量測,滑塊位於馬達測量測……………………… 42
圖3.22 X軸成品量測-滑塊位於中點(前視圖)…………………… 43
圖3.23 X軸-滑塊位於中點示意圖………………………………… 43
圖3.24 滑塊位於X軸中點量測自然頻率之頻……………………… 44
圖3.25 X軸-滑塊位於歸零點(前視圖)…………………………… 45
圖3.26 X軸-滑塊位於歸零點示意圖……………………………… 45
圖3.27 X軸半成品量測,滑塊位於歸零點側量…………………… 46
圖3.28 馬達與螺桿齒輪…………………………………………… 47
圖3.29 轉速2500rpm所引發的皮帶共振…………………………… 48
圖3.30 轉速1250rpm時所引發的皮帶共鳴………………………… 49
圖3.31 皮帶定時輪共振異音………………………………………… 50
圖3.32 未改善前100%,馬達2500rpm之動態……………………… 50
圖3.33 未改善前,馬達1250rpm之動態量測……………………… 51
圖3.34 未改善前,馬達750rpm之動態量測……………………… 51
圖4.1 設計變更後之結構…………………………………………… 54
圖4.2 螺桿敲擊自然頻率…………………………………………… 55
圖4.3 設變後滑塊位於馬達側上視示意圖………………………… 56
圖4.4 X軸量測,設變後滑塊位於馬達側………………………… 56
圖4.5 設變後滑塊位於馬達側上視示意圖………………………… 57
圖4.6 X軸量測,設變後滑塊位於馬達側………………………… 57
圖4.7 設變後滑塊位於馬達側上視示意圖………………………… 58
圖4.8 X軸量測,設變後滑塊位於馬達側………………………… 58
圖4.9 改善後4000rpm之X軸動態量測…………………………… 59
圖4.10 改善後2000rpm之X軸動態量測…………………………… 60
圖4.11 改善後1000rpm之X軸動態量測…………………………… 60
圖4.12 圖中進行測試為動態量測…………………………………… 61
圖4.13 圖中X軸動態量測…………………………………………… 62
圖4.14 圖中X軸動態量測資料擷取中……………………………… 62
參考文獻
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[15] 張鎔崴,2009,”工具機及主軸系統結構分析與振動量測實務” 虎尾科技大學機械與機電工程研究所學位論文
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[19]錢懷清博士 編著『機械振動量測與訊號分析概論』2009,巨克富科技有限公司
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