本文關(guān)鍵詞：鈦合金磨削中砂輪磨損及工件表面粗糙度研究

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【摘要】：鈦合金因其比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能優(yōu)異等諸多優(yōu)良特性,在各領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。然而由于鈦合金熱導(dǎo)率低、化學(xué)活性高等特點(diǎn)極易導(dǎo)致磨削加工時(shí)產(chǎn)生砂輪粘附使得砂輪快速磨損,從而引起磨削振動甚至磨削表面燒傷等現(xiàn)象。為了提高普通外圓磨床中低速磨削鈦合金工件的表面加工質(zhì)量,本論文主要針對TC4鈦合金外圓磨削工藝、磨削中砂輪磨損在線監(jiān)測系統(tǒng)以及基于磨削振動信號和磨削用量的表面粗糙度預(yù)測等關(guān)鍵內(nèi)容開展以下研究:本文首先分析了鈦合金材料特性,選取可加工性強(qiáng)的TC4為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究對象,對比了鈦合金高速磨削與中低速磨削的工藝特性,針對生產(chǎn)成本低、應(yīng)用更為廣泛的中低速鈦合金磨削,提出了利用磨削振動信號實(shí)現(xiàn)對砂輪磨損程度監(jiān)測及工件表面粗糙度預(yù)測來保證中低速磨削鈦合金加工質(zhì)量的方法。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了鈦合金磨削振動信號采集與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要包括傳感器的選型與布置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配置等硬件設(shè)計(jì),以及振動信號采集參數(shù)設(shè)置、監(jiān)測信號特征的選取及預(yù)處理、振動信號分析方法等軟件開發(fā)�；阝伜辖鹉ハ髡駝有盘柌杉c分析系統(tǒng),從振動信號監(jiān)測著手研究鈦合金普通外圓磨削中砂輪的磨損狀態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,提出使用振動信號均方根值來表征砂輪磨損狀態(tài),制定了砂輪磨損的判別流程并確定了砂輪磨損判別閾值,開發(fā)了砂輪磨損在線監(jiān)測軟件。并在TC4鈦合金加工中,驗(yàn)證了砂輪磨損在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效性,該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地在磨削過程中報(bào)警提示砂輪嚴(yán)重磨損的發(fā)生。砂輪磨損直接決定著鈦合金磨削表面質(zhì)量,表面粗糙度難以在磨削過程中直接檢測,故本文提出通過監(jiān)測磨削振動信號來揭示磨削表面粗糙度情況。首先,通過正交實(shí)驗(yàn)分別研究了不同磨削用量以及砂輪磨損程度對振動信號和表面粗糙度的影響規(guī)律,并以此為基礎(chǔ)分析了振動信號與表面粗糙度之間的映射關(guān)系。綜合上述研究成果,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了以振動信號、磨削深度和工件轉(zhuǎn)速為輸入的鈦合金外圓磨削表面粗糙度預(yù)測模型,并詳細(xì)介紹了BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該預(yù)測網(wǎng)絡(luò)模型在TC4鈦合金中低速外圓磨削表面粗糙度預(yù)測中具有一定的有效性。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 振動信號 砂輪磨損 表面粗糙度 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題來源13
• 1.2 課題背景13
• 1.3 研究意義及目的13-14
• 1.4 國內(nèi)外研究概況14-19
• 1.4.1 國內(nèi)外鈦合金磨削研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 國內(nèi)外磨削過程監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀16-19
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 鈦合金外圓磨削工藝分析21-28
• 2.1 鈦合金材料特性21-22
• 2.1.1 鈦合金的分類21-22
• 2.1.2 TC4 鈦合金的材料性能22
• 2.2 鈦合金外圓磨削工藝及特性分析22-27
• 2.2.1 鈦合金的磨削特性分析22-23
• 2.2.2 鈦合金外圓磨削工藝23-26
• 2.2.3 表面質(zhì)量主要評價(jià)指標(biāo)26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 鈦合金磨削振動信號采集與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-40
• 3.1 鈦合金磨削振動信號采集與分析系統(tǒng)硬件組成28-31
• 3.1.1 磨床結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)28-29
• 3.1.2 傳感器的選型與布置29-30
• 3.1.3 數(shù)據(jù)采集卡與控制器選型30-31
• 3.2 鈦合金磨削振動信號采集與分析系統(tǒng)軟件開發(fā)31-38
• 3.2.1 基于以太網(wǎng)的振動信號采集31-33
• 3.2.2 振動信號采集參數(shù)設(shè)置33-35
• 3.2.3 振動信號的預(yù)處理35-36
• 3.2.4 振動信號的分析方法36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-40
• 第四章 鈦合金磨削中砂輪磨損狀態(tài)在線監(jiān)測研究40-50
• 4.1 基于振動信號的砂輪磨損研究40-43
• 4.1.1 砂輪磨損過程分析40-41
• 4.1.2 砂輪磨損與磨削振動的關(guān)系41
• 4.1.3 砂輪磨損判別流程41-43
• 4.2 砂輪磨損判別閾值的設(shè)置43-47
• 4.2.1 走刀次數(shù)閾值設(shè)置43-46
• 4.2.2 振動信號均方根值閾值設(shè)置46-47
• 4.3 砂輪磨損在線監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)47-49
• 4.4 本章小節(jié)49-50
• 第五章 TC4 鈦合金磨削振動與表面粗糙度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究50-59
• 5.1 磨削實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)50-52
• 5.1.1 磨床空轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)50-51
• 5.1.2 磨削正交實(shí)驗(yàn)51-52
• 5.2 工件表面粗糙度測量與分析52-53
• 5.3 磨削用量對振動信號及表面粗糙度的影響53-56
• 5.3.1 磨削深度對振動信號及表面粗糙度的影響54
• 5.3.2 工件轉(zhuǎn)速對振動信號及表面粗糙度的影響54-55
• 5.3.3 砂輪磨損程度對振動信號及表面粗糙度的影響55-56
• 5.4 振動信號與表面粗糙度的關(guān)系56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第六章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的TC4 鈦合金外圓磨削表面粗糙度預(yù)測59-74
• 6.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理59-62
• 6.1.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)59-61
• 6.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法61-62
• 6.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度預(yù)測模型的建立62-68
• 6.2.1 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)的確定62
• 6.2.2 各層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定62-63
• 6.2.3 傳遞函數(shù)及訓(xùn)練函數(shù)的確定63-64
• 6.2.4 樣本的預(yù)處理64-66
• 6.2.5 表面粗糙度預(yù)測模型的建立66-68
• 6.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表面粗糙度的預(yù)測68-73
• 6.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的實(shí)現(xiàn)68-71
• 6.3.2 表面粗糙度預(yù)測結(jié)果分析71-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 第七章 結(jié)論與展望74-76
• 7.1 結(jié)論74-75
• 7.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文81-82
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間所作的項(xiàng)目82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃凱鋒,許黎明,范浩,時(shí)輪,范金梅;基于振動信號的砂輪磨損狀態(tài)的在線特征識別[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2005年S1期

2 王龍山,崔岸,于愛兵;砂輪變速磨削抑制工件顫振的研究[J];中國機(jī)械工程;1999年02期

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本文編號：533130