軸類零件的直線度是保證其加工、裝配及使用性能的重要參數(shù),然而這類零件常常會因為外力、內(nèi)力和溫度等作用產(chǎn)生彎曲變形,校直是一道不可避免的工序。國內(nèi)現(xiàn)有的校直工藝在校直效率、校直精度等方面與發(fā)達國家還有很大的差距。為了提升目前國內(nèi)校直設(shè)備的先進性,本文基于曲率描述建立了多種異型截面工件的校直模型,并展開實驗研究驗證了本文提出的模型,為實現(xiàn)智能精密校直提供了理論基礎(chǔ)。同時,曲率描述模型為其他異形截面精密校直提供了一種新的研究思路,相關(guān)研究可在此基礎(chǔ)上進一步豐富和擴展。本文的研究內(nèi)容如下:1.基于彈塑性理論,分析了壓力校直過程中的規(guī)律,從內(nèi)部應(yīng)力和外部變形兩種角度分別建立了彎矩表達式并從理論上論證了曲率校直模型的可行性。然后基于材料的彈塑性雙直線應(yīng)力應(yīng)變模型,經(jīng)無量綱化處理后,分別建立了圓形截面、管狀截面、側(cè)切D型截面和平切D型截面的軸類零件曲率校直模型,并重點討論了管狀截面工件扁化率與殘余曲率之間的關(guān)系。曲率校直模型突破了傳統(tǒng)壓力校直精度和效率低下的局限性,揭示了三點彎校直過程中的本質(zhì)規(guī)律。2.針對校直過程中力學(xué)參數(shù)的計算問題,建立了撓曲曲率與變形量、彎矩之間的解析關(guān)系并對不同壓點位置進行了數(shù)值計算。同時建立了無量綱曲率與無量綱壓力之間的解析關(guān)系,并對不同壓點位置、壓力和截面形狀的工件進行了數(shù)值計算,總結(jié)了三點彎校直過程中力學(xué)參數(shù)的一般規(guī)律。在校直過程中可以對相關(guān)力學(xué)參數(shù)進行計算和預(yù)測,減少校直過程中的過壓裂紋和斷裂的情況,降低廢品率。3.依據(jù)實驗的功能要求,設(shè)計并搭建了實驗測試系統(tǒng),分別進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件選型、測控程序開發(fā)、電磁屏蔽等工作。同時,從三點圓、三點拋物線和擬合拋物線三種角度研究了曲率換算的方法并進行了評價分析。為曲率校直模型的實驗驗證奠定了硬件基礎(chǔ)和方法基礎(chǔ)。4.分別設(shè)計單向反復(fù)彎曲和反彎校直兩種實驗方案,分別對不同材料及截面類型的工件展開實驗,并進行數(shù)據(jù)標定、去噪和回歸分析,驗證了本文提出的曲率校直模型。最后基于MATLAB軟件開發(fā)了校直工藝參數(shù)計算和校直力學(xué)參數(shù)計算兩個實用的GUI界面。校直模型可在現(xiàn)有設(shè)備上直接推廣,可提高校直效率和精度,并不增加成本。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH161
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 精密測量系統(tǒng)及算法研究
        1.3.2 校直行程計算方法研究
        1.3.3 校直機軟硬件系統(tǒng)研究
    1.4 目前研究存在的不足
    1.5 本文研究內(nèi)容
第2章 異形截面工件曲率校直模型研究
    2.1 曲率校直模型可行性論證
        2.1.1 壓力校直過程概述
        2.1.2 材料應(yīng)力應(yīng)變模型
        2.1.3 曲率校直通用模型建立
        2.1.4 彎曲曲率無量綱處理
    2.2 異形截面工件曲率校直模型
        2.2.1 圓形截面
        2.2.2 管狀截面
        2.2.3 側(cè)切D型截面
        2.2.4 平切D型截面
    2.3 本章小結(jié)
第3章 校直過程彈塑性力學(xué)參數(shù)研究
    3.1 校直過程彎曲曲率與撓度
        3.1.1 理論計算模型建立
        3.1.2 數(shù)值計算實例
    3.2 校直過程整體應(yīng)力和變形
        3.2.1 等截面理論計算模型建立
        3.2.2 變截面模型演化
        3.2.3 數(shù)值計算實例
    3.3 本章小結(jié)
第4章 實驗測試系統(tǒng)開發(fā)及曲率換算研究
    4.1 實驗測試系統(tǒng)開發(fā)
        4.1.1 總體功能要求
        4.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.1.3 硬件設(shè)計
        4.1.4 測控程序開發(fā)
        4.1.5 整機調(diào)試及電磁屏蔽
    4.2 曲率換算方法研究
        4.2.1 三點圓法
        4.2.2 三點拋物線法
        4.2.3 擬合拋物線法
        4.2.4 曲率換算方法比較
    4.3 本章小結(jié)
第5章 理論模型實驗驗證及GUI界面開發(fā)
    5.1 實驗思路概述
    5.2 單向反復(fù)彎曲實驗
        5.2.1 實驗方案設(shè)計
        5.2.2 實驗試樣軸尺寸確定
        5.2.3 圓形截面工件實驗
        5.2.4 管狀截面工件實驗
    5.3 反彎校直實驗
        5.3.1 實驗方案設(shè)計
        5.3.2 圓形截面工件反彎校直實驗
        5.3.3 管狀截面工件反彎校直實驗
    5.4 實驗誤差分析
    5.5 實用GUI界面開發(fā)
        5.5.1 校直工藝參數(shù)計算GUI開發(fā)
        5.5.2 校直力學(xué)參數(shù)計算GUI開發(fā)
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 不足與展望
參考文獻
作者簡介及科研成果
致謝

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本文編號：2849546