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振动摆动辗压的体积效应实验系统研究

吴叶彬  
【摘要】: 将机械振动引入到金属的塑性成形加工中,不但可以降低材料变形时所需的外力,还能大幅度提高产品成形质量,这些效果的产生主要缘于体积效应的影响。体积效应是在加工系统附加振动情况下,金属塑性成形过程中表现出的材料变形抗力降低,变形速率加快的现象。振动摆动辗压技术正是将振动技术引入摆动辗压成形中,具有成形力小、成形效率和成形精度高等特点,因而具有潜在的研究价值及广阔的应用前景。为了了解振动摆动辗压成形中体积效应的效果,在现有振动摆动辗压设备的基础上,设计了振动摆辗力检测系统,通过该系统实现对振动摆辗力的实时检测,最后采用正交实验法对振动摆动辗压的体积效应进行实验分析和验证。本论文主要完成了以下工作: (1)根据实验要求,设计一台振动摆辗实验机。该实验机是将机电实验室现有的一台Z512钻床改装而成,设计工作包括:摆头和激振器的设计、实验机机身设计和进给装置设计。首先分析实验机的总体设计特点,然后在实验室现有的摆辗设备基础上设计摆头和激振器,详细介绍了实验机本体机构的组成,结合设计要求完成实验机的本体机构设计,并根据实验室现有条件设计实验机的进给装置,绘制摆辗实验机的零件图和机构装配总图,最后完成了实验机的零件制造及装配。 (2)根据检测要求,分析振动摆辗力检测系统的组成,并根据实验室现有条件选择合适的传感器,设计传感器信号调理电路、A/D转换电路和串口通信电路。检测系统选择单片机AT89C51作为下位机采集摆辗力数据,经过通信电路能够实现与下位机与上位机(PC机)的数据通信。 (3)采用模块化设计思路开发了振动摆辗力检测系统的相关软件,主要包括单片机(下位机)软件和PC机(上位机)软件。单片机软件设计采用C51编程,包括主程序设计、数据采集模块设计和串口通信模块设计,完成了在振动摆辗加工过程中的数据采集和数据上传。PC(上位机)软件设计采用VC++ 6.0编程,包含串口通信模块、数据存储模块、数据显示模块和人机界面模块,其中串口通信模块采用VC++ 6.0的MSComm通信控件编程实现。上位机软件不仅提供友好的人机交互界面,还完成了数据接收、存储和显示等功能。 通过以上工作表明,所开发和设计的振动摆辗力检测系统相对比较完整,为后续的实验分析研究奠定了基础。


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