薄壁圆筒类零件夹具设计的改进--《现代企业教育》2014年04期
薄壁圆筒类零件夹具设计的改进
【摘要】：本文通过实例讲述了薄壁圆筒类零件加工时使用的三种夹具:开口衬套、导向套和液塑夹具的使用特点。在使用开口衬套时,由于工件装夹难度相对较大,毛坯材料浪费较大等方面的缺点。运用实际零件从力学角度和工件装夹等方面,分析引入导向套夹具的可行性;但遇到精度要求高、定位难度大的工件加工时,导向套夹具很难满足其加工精度,本文利用实例进一步改进夹具的设计,并详细介绍机床液塑夹具的制作、使用及有关注意事项。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TG75【正文快照】：
薄壁圆筒类零件在机械产品中应用相当广泛,但在生产加工中,无论是加工内孔还是外圆,如果将工件直接装夹在卡盘上,装夹力偏小容易使工件打滑;装夹力过大,工件易产生弹性变形而出现三棱圆现象。如图1—(b)所示。其原因是工件在夹紧时,其内壁受卡盘爪对它的夹紧力F的作用,因工件
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京公网安备75号基于合成孔径的圆柱类部件在线超声成像理论与实践的研究--《浙江大学》2015年博士论文
基于合成孔径的圆柱类部件在线超声成像理论与实践的研究
【摘要】：管材、棒材及轴类等作为在国民经济和国防建设相关领域具有广泛应用的圆柱类部件,一直以来对无损检测技术具有强烈的需求。尽管目前无损检测方法种类众多,但由于超声无损检测技术的可靠性逐步提高,并在安全性、适用性、特征参量丰富性以及与信息技术结合方便性等方面具有其他方法难以媲美的优势,已成为无损检测领域应用最广及最具发展潜力的技术手段之一。然而,随着现代工业生产规模化以及相关设备的大型化、运行高速化和使用环境极端化,圆柱类部件的种类、结构和尺寸更加多样,其用量、工作温度和工作压力进一步提高,在可靠性、实时性、定量化以及在线应用能力等方面对超声无损检测技术提出了更高的要求。为此,有必要将机电一体化与超声无损检测技术有机融合,在水浸环境及外扫查方式下实施对圆柱类部件在线超声成像,发展出一种高性能的在线超声成像检测技术,以满足圆柱类部件在线定量化质量监控的应用需求。但是,在水浸环境和外扫查方式下实施成像,面向的对象将是一种叠层圆柱结构,而声波在这种结构中的传播特性十分复杂,加之运动过程中发射和接收信号,使得衍射效应更为明显,如何确保圆柱类部件在线超声成像的分辨率,在理论和技术层面上还存在诸多的挑战。同时,实际应用中有平面和聚焦探头之分,由于两者在传播声程上存在明显差异,因而现有针对平面探头所发展起来的成像技术不适合聚焦探头的应用。基于以上背景,本学位论文结合国家自然科学基金项目“基于旋转声场的高性能自动化在线超声无损检测理论与实践研究”(N0.),提出开展基于合成孔径的圆柱类部件在线超声成像理论与实践的研究。在分析无损检测领域超声成像相关技术研究现状及其发展趋势,明确圆柱结构声波传播及合成孔径成像机理的基础上,重点开展聚焦探头水浸检测场合、非均匀耦合条件以及圆柱外扫查检测方式下频域超声合成孔径成像等关键技术的研究,实现了一种应用于圆柱类部件在线定量无损检测的频域超声合成孔径成像技术,赋予其高实时和高分辨率的成像能力,并研发了一套圆柱类部件在线超声成像检测系统,进行了管类部件在线质量监控的应用研究。具体的研究工作及创新点有：第一章,阐述圆柱类部件对国民经济发展和现代国防建设的影响,以及开展圆柱类部件在线超声成像检测技术研究的重要意义,分析超声成像与合成孔径相关技术的研究现状及其发展趋势,明确目前合成孔径成像理论和相关技术所存在的问题,为本文的研究指明方向。同时,对本学位论文的研究内容及各章节进行安排。第二章,开展圆柱体声波传播机理及合成孔径成像理论的研究。在建立圆柱坐标系下圆柱体波动方程的基础上,利用变分法求得圆柱体波动方程的通解,进而明确圆柱体内声波的传播机理,并结合探头辐射声场的计算,分析确定超声成像横向分辨率随深度下降的主要因素。同时,以时域合成孔径成像的基本原理为依托,研究了合成孔径成像的频域实现方法,不仅确保高分辨率的成像能力,而且还有效提高成像的效率,为后续研究奠定必要的理论基础。第三章,提出一种聚焦探头水浸检测下的频域合成孔径成像技术。在建立相位迁移成像与时域合成孔径成像等效关系的基础上,通过分析聚焦与平面探头之间在焦平面前后的声程差异,并将这种差异转换为频域上的相位补偿,推导出聚焦探头水浸检测信号的相移逐层递推公式,实现一种基于相位迁移的聚焦探头水浸超声成像技术,解决传统相位迁移成像应用于聚焦探头水浸检测所存在的过矫正问题,有效提高成像分辨率和实时性。第四章,提出一种非均匀耦合条件下的频域合成孔径成像技术。在确定非均匀耦合介质均方根声速的基础上,通过构建非平稳滤波器,将传统方法中频谱重采样转换为混合域滤波过程,发展出一种非迭代的频域合成孔径成像技术,解决相位迁移成像技术难以在非均匀耦合条件下应用的问题,为在线成像检测技术的应用奠定必要的技术基础。第五章,提出一种外扫查方式下的均质圆柱体频域合成孔径成像技术。根据圆柱体波动方程的通解,利用傅里叶变换建立圆柱外扫查方式下检测信号模型的频域表达式,推导出均质圆柱体声场重建公式,进而利用检测信号频谱重建出感兴趣圆柱面上的声压信号频谱。同时,对该声压重建结果进行反傅里叶变换,并以t=0时刻的数据实现均质圆柱体的超声成像。另外,还开展仿真与实验研究,以证实本章方法的可行性和有效性。第六章,提出一种外扫查方式下的叠层圆柱结构频域合成孔径成像技术。根据均质圆柱体声场重建公式,结合叠层圆柱结构界面的声学效应影响,采用逐层递推的策略,利用检测信号频谱重建感兴趣圆柱面上的声压信号频谱。在此基础上,对该声压重建结果进行反傅里叶变换,并以t=0时刻的数据实现叠层圆柱结构的超声成像。另外,还开展仿真与实验研究,以证实本章方法的可行性和有效性。第七章,在完成总体方案设计的基础上,采用虚拟仪器体系结构,开发多通道超声检测仪器,并与机电一体化技术相结合,完成圆柱类部件在线超声成像检测系统的研发。同时,利用所研发的成像检测系统对管类部件开展应用研究,并结合上述各章节所提出的频域超声合成孔径成像关键技术,实现管类部件内部缺陷的在线超声成像,重点考察成像的实时性和分辨率,以验证本文方法的可行性和有效性。第八章,总结论文取得的成果和创新之处,并对未来的研究工作进行展望。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2015【分类号】：TP391.41;TB559【目录】：
致谢5-7摘要7-9ABSTRACT9-15第一章 绪论15-39 1.1 研究背景与意义15-21
1.1.1 圆柱类部件具有广泛应用,对现代工业产生巨大影响15-16
1.1.2 超声无损检测技术是圆柱类部件质量的重要保障16-18
1.1.3 超声成像是超声无损检测最具发展潜力的技术手段18-19
1.1.4 面向圆柱类部件的超声成像还存在诸多技术挑战19-21 1.2 超声成像技术研究现状及其发展趋势21-29
1.2.1 成像机理研究逐步展开,检测手段日益丰富21-23
1.2.2 新型技术不断涌现,高性能成像成为可能23-26
1.2.3 在线检测需求强烈,成像分辨率问题更为凸显26-29 1.3 合成孔径成像技术是提高超声图像横向分辨率的有效手段29-34
1.3.1 合成孔径成像理论体系已经建立,均质材料应用日趋成熟29-32
1.3.2 叠层结构合成孔径成像受到关注,相关理论和技术仍需突破32-34 1.4 本文主要研究内容及其章节安排34-39第二章 圆柱体内声波的传播机理及合成孔径成像理论39-57 2.1 引言39-40 2.2 圆柱体内声波的传播机理40-43
2.2.1 圆柱体波动方程的建立40-41
2.2.2 圆柱体波动方程的求解41-43 2.3 脉冲反射回波检测方式下的合成孔径成像理论43-56
2.3.1 脉冲反射回波检测方式下的超声成像43-45
2.3.2 探头指向性对超声成像性能的影响45-47
2.3.3 基于延时叠加的时域合成孔径成像47-50
2.3.4 基于傅里叶变换的频域合成孔径成像50-53
2.3.5 仿真研究53-56 2.4 本章小结56-57第三章 聚焦探头水浸检测下的频域合成孔径成像技术57-73 3.1 引言57-58 3.2 相位迁移成像及其局限性分析58-63
3.2.1 爆炸反射传播模型58
3.2.2 相位迁移成像58-61
3.2.3 局限性分析61-63 3.3 基于相位迁移的聚焦探头水浸超声成像技术63-68
3.3.1 改进型相位迁移成像63-64
3.3.2 成像分辨率的评价64-66
3.3.3 抗混叠条件66-68
3.3.4 检测信号的预处理68 3.4 仿真与实验研究68-72
3.4.1 仿真研究68-70
3.4.2 实验研究70-72 3.5 本章小结72-73第四章 非均匀耦合条件下的频域合成孔径成像技术73-83 4.1 引言73-74 4.2 基于非迭代策略的频域合成孔径成像技术74-77
4.2.1 分层介质均方根声速的求解74-75
4.2.2 非迭代的频域合成孔径成像75-77 4.3 仿真与实验研究77-82
4.3.1 仿真研究77-81
4.3.2 实验研究81-82 4.4 本章小结82-83第五章 外扫查方式下的均质圆柱体频域合成孔径成像技术83-101 5.1 引言83-84 5.2 均质圆柱体的频域合成孔径成像技术84-93
5.2.1 均质圆柱体的声场重建84-88
5.2.2 均质圆柱体的频域合成孔径成像88-89
5.2.3 成像过程中消散波的抑制及分辨率的评价89-93 5.3 仿真与实验研究93-99
5.3.1 仿真研究93-98
5.3.2 实验研究98-99 5.4 本章小结99-101第六章 外扫查方式下的叠层圆柱结构频域合成孔径成像技术101-113 6.1 引言101 6.2 叠层圆柱结构的频域合成孔径成像技术101-105
6.2.1 叠层圆柱结构的声场重建101-103
6.2.2 叠层圆柱结构的频域合成孔径成像103-105 6.3 仿真与实验研究105-112
6.3.1 仿真研究105-109
6.3.2 实验研究109-112 6.4 本章小结112-113第七章 圆柱类部件在线超声成像检测系统及其应用研究113-127 7.1 引言113 7.2 圆柱类部件在线超声成像检测技术113-115 7.3 圆柱类部件在线超声成像检测系统115-123
7.3.1 系统总体方案115-117
7.3.2 基于PXI总线的多通道超声无损检测仪开发117-123
7.3.3 圆柱类部件在线超声成像检测系统集成123 7.4 管类部件在线成像检测的应用研究123-126 7.5 本章小结126-127第八章 结论与展望127-131 8.1 结论127-128 8.2 展望128-131参考文献131-143攻读博士学位期间取得的科研成果与参加的科研项目143-144
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