钢球冷镦论文：钢球冷镦 质量监测 成形仿真 压电效应 PVDF.doc

钢球冷镦论文：基于压电效应的钢球冷镦成形在线监测系统【中文摘要】冷镦作为钢球加工的第一道工序,其成形缺陷是主要的质量隐患和次品源头。国内钢球冷镦设备只执行机械式的往复动作,缺乏过程监测;传统的采用专用检测器具进行过程完成后的人工检测方式,量具易磨损,检测效率低,不能及时发现生产过程中的成形缺陷和故障,检测能力成为限制钢球冷镦工艺升级的瓶颈。国外对金属压力加工在线质量的监测开展了理论研究,通过对过程信号特征的在线分析实现过程实时监测,并将成形监测仪器的应用在塑性加工行业。首先分析了钢球冷镦的成形原理,并建立冷镦运动系统的数学模型。应用塑性加工专用的有限元软件DEFORM-3D针对钢球冷镦成形过程进行了数值模拟,通过改变冷镦棒料料长和模具同轴度两个指标,对正常工况及两类钢球墩制过程中常见的缺陷(环带缺陷和球形偏差)的成形过程进行有限元数值模拟。经过后处理运算,获得成球过程中,底模(静模)载荷曲线与常见成形质量缺陷的对应关系。分析模拟结果,不同环带大小主要体现在载荷曲线的峰值和时序两个特征上;相同料长情况下,球形偏心缺陷主要体现在冷镦初始阶段的载荷动态数值上。从而,采用载荷波形信号分析钢球毛坯成形质量状况是正确可行的,提出通过采集底模载荷信号监测钢球成形质量的信息特征:.【英文摘要】As the first process for steel ball processing, the forming defects of cold heading are the main sources of quality problems and defects. Because of Lacking process monitoring, the domestic cold heading equipments only executive the reciprocating mechanical movement. Its traditional detection often use the special test apparatus for manual inspection after completion of the processing, which serious wear the measuring tools and has lower detection efficiency. More importantly, the forming defects and faults.【关键词】钢球冷镦 质量监测 成形仿真 压电效应 PVDF【英文关键词】steel ball cold heading quality monitoring forming simulation piezoelectric effect PVDF【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【目录】基于压电效应的钢球冷镦成形在线监测系统摘要8-10ABSTRACT10-11第一章 绪论12-181.1 课题的背景12-141.1.1 钢球制造工艺简介121.1.2 钢球冷镦成形中的常见缺陷12-131.1.3 钢球冷镦设备存在的问题13-141.2 成形过程质量监测概况14-171.2.1 塑性成形在线监测的理论研究14-151.2.2 压力加工过程监测的实现及应用15-161.2.3 过程监测方法的对比16-171.3 本文内容17-18第二章 钢球冷镦成形运动分析18-292.1 钢球冷镦成形原理18-192.2 钢球冷镦运动的数学模型19-202.3 钢球冷镦成形数值分析20-232.3.1 三维模型的建立21-222.3.2 前处理与初始条件设置22-232.4 正常工况下的钢球冷镦成形过程数值模拟23-242.5 环带大小对底模载荷的影响24-262.6 球形偏差对底模载荷的影响26-282.7 本章小结28-29第三章 底模载荷信号的采集29-393.1 力传感器的安装位置29-303.2 最大冷镦力计算30-313.3 力传感器的选型31-323.4 压电传感器的设计32-353.4.1 压电材料的选取32-333.4.2 PVDF 膜力传感器的设计33-353.5 测量电路的设计35-383.5.1 压电传感器的测量电路35-373.5.2 电压放大器的选用37-383.6 本章小结38-39第四章 钢球成形在线监测系统的硬件电路39-524.1 系统的硬件架构39-404.2 核心MCU 选型40-414.3 底模载荷采样电路41-424.4 人机交互（HMI）界面显示42-444.4.1 串口通信电路43-444.4.2 显示模块电路444.5 RTC 时钟模块44-464.6 加工信息的存储与导出46-474.6.1 U 盘读取芯片选型464.6.2 U 盘读取模块电路设计46-474.7 键盘模块与操作界面47-494.8 载荷信号的硬件去噪49-514.8.1 监测系统的噪声源494.8.2 干扰的硬件抑制与消除49-514.9 本章小结51-52第五章 软件开发与系统运行调试52-685.1 系统主程序框架52-545.2 系统初始化模块54-575.2.1 I/O 端口的始化545.2.2 UART0 通信初始化54-555.2.3 SMBUS 总线初始化555.2.4 前次加工信息初始化55-575.3 数据采样和软件去噪57-615.3.1 数据采样585.3.2 载荷信号的软件去噪58-615.4 M600 驱动显示子程序61-625.5 U 盘加工信息程序设计62-645.6 系统RTC 模块64-665.7 键盘交互设计66-675.8 本章小结67-68第六章 底模载荷的学习与成形质量鉴别68-766.1 载荷波形的学习算法68-706.2 基于载荷信号特征量的匹配算法70-716.3 载荷波形现场采集与分析71-756.3.1 数据采集与学习71-726.3.2