降低残余应力的振动时效装置研究与设计

论文摘要

振动时效技术作为金属材料加工的先进节能技术尤为引人重视。我国从上世纪70年代开始引进并研究该项技术,近年来在应用上也取得了长足的进步与发展。振动时效技术具有节能、高效、环保等优点,但因为该项技术尚无完整统一的理论支撑,因此生产出的设备功能简单,而且判定没有方便、快捷、定量的方法,在很大程度上限制了其应用与推广。本论文综合分析了最近几年振动时效技术的各项研究,从判定依据和工艺的角度肯定了研究的成果,并根据振动时效技术的理论自行设计一套振动时效降低工件内部残余应力的设备。论文共分为六章,主要内容如下：第一章介绍了论文的研究背景和意义：综述了振动时效技术在国内外的研究现状,并提出了在现有研究上的一些不足之处,在此之上提出了本论文的研究目的和项目来源。第二章根据弹性力学模型阐述了残余应力产生的机理和分类,以金属的应力应变机制和细观力学为支撑讨论了低频振动消除残余应力的原理和方法,并简单介绍了高频振动的机理。第三章介绍残余应力消除的判定方法,重点讨论了曲线观测法中构件的几种特性曲线在振动处理前后的关系；分析了激振力、激振频率和激振时间三个核心参数的基本确定方法。第四章以参数曲线观测法为振动时效的判定依据,全面介绍了本论文的振动时效装置的硬件电路设计,包括激振直流电源、加速度传感器拾振电路、电路调速调频、控制输入和输出显示以及辅助电源等部分。第五章介绍了本论文设计的振动时效装置的控制方法,软件开发环境,分析系统需求设计了软件流程和模块软件。第六章总结了振动时效装置设计的基本原则和目前在设计中存在的问题,并根据遇到的问题提出了振动时效设备的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 振动时效技术研究背景
• 1.2 振动时效技术研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 振动时效技术存在的问题和发展反向
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 1.5 本章总结
• 第2章 振动减少残余应力的机理分析
• 2.1 残余应力的产生机理和消除本质
• 2.1.1 残余应力的力学模型
• 2.1.2 残余应力的产生原因
• 2.1.3 残余应力的消除本质
• 2.2 振动时效机理分析
• 2.2.1 低频振动时效机理
• 2.2.2 高频振动时效机理
• 2.3 本章总结
• 第3章 振动时效判据分析和工艺描述
• 3.1 振动时效效果判定
• 3.1.1 参数曲线观测法
• 3.1.2 尺寸稳定性检测
• 3.1.3 残余应力的测量
• 3.2 振动时效工艺描述
• 3.2.1 激振力
• 3.2.2 激振频率
• 3.2.3 激振时间
• 第4章 振动时效装置硬件设计
• 4.1 系统设计
• 4.2 单元电路硬件设计
• 4.2.1 激振器电源
• 4.2.2 拾振器电路
• 4.2.3 频率检测与设定
• 4.2.4 微型打印机
• 4.2.5 LCD显示与人机控制
• 4.2.6 CPU控制板
• 4.2.7 辅助电源
• 4.3 本章总结
• 第5章 振动时效装置软件设计
• 5.1 软件开发环境介绍
• 5.2 主程序设计思想
• 5.3 模块软件设计
• 5.4 本章总结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 设计总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文