梯形螺纹振动辅助冷挤压加工在线监测系统研发

作     者：崔晓飞 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：左敦稳

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：梯形螺纹 振动冷挤压 监测系统 信号处理 辅助振动 工艺参数 

摘      要：梯形螺纹联接相比于普通三角螺纹具有牙根强度高,对中性和密封性好等优点,因此在工业领域占据相当重要的地位。本课题组设计了一款振动辅助冷挤压专用机床,因此本文以梯形螺纹振动辅助冷挤压的加工方法为研究对象,建立了基于虚拟仪器技术的机床专用在线监测系统。利用该系统,不仅从信号入手探究了激振装置的辅助振动在梯形螺纹冷挤压加工过程中所起的作用效果,而且在信号层面上分析了316L工件材料加工过程中挤压工艺参数的影响,为梯形螺纹挤压工艺参数的选取以及机床的更新改进提供了理论与实践基础。论文的主要研究内容如下:1.建立了基于虚拟仪器技术的梯形螺纹振动辅助冷挤压加工的在线监测系统。通过声发射传感器、加速度传感器、电阻应变片、红外温度传感器以及相应的信号调理器,经PCI或串口传输给LabVIEW软件,实现了信号的滤波采集、显示存储。2.介绍了信号分析理论方法及其MATLAB实现,进行了传感器信号预处理及特征提取。对声发射、振动信号进行了时域、频域以及小波包分析,提取了二者的均方值作为时域特征,峰值频率作为频域特征,小波包各层能量谱作为小波包特征。对扭矩、温度信号进行了时域分析,二者都提取了稳定阶段的平均值作为信号的时域特征。3.采用自主研发的在线监测系统,探究了激振装置的辅助振动在梯形螺纹的冷挤压加工过程中所起的作用效果。通过分析丝锥工作部分的振动角振幅在加工过程中的变化以及主轴转速、激振频率对其变化的影响,探究了辅助振动的积极作用。通过分析机床三个不同的工作状态下的声发射、振动信号的频谱峰值频率的变化,探究了辅助振动的消极影响。4.采用自主研发的在线监测系统,分析了316L工件材料的振动辅助冷挤压工艺参数的影响。从声发射、振动、扭矩以及温度的产生机理入手,结合各传感器信号特征的变化,探究了主轴转速、激振频率以及润滑油类型这三个挤压工艺参数的影响。为挤压工艺参数的优化选取提供了试验依据。