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中图分类号：TG3学校代码：10856学号：M050111106上海工程技术大学硕士学位论文基于LabVIEW的螺旋压力机测力系统研究评阅人：答辩委员会主席：成员：作者姓名：石然然指导教师：李名尧教授专业：材料加工工程学院：材料工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2013年12月 UniversityCode:10856StudentID:M050111106RESEARCHONSCREWPRESSFORCEMEASUREMENTSYSTEMBASEDONLabVIEWCandidate:ShiRan-ranSupervisor:LiMing-yaoProf.Major:MaterialsProcessingEngineeringSchoolofMaterialsEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2013 上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日 上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期： I页基于LabVIEW的螺旋压力机测力系统研究摘要螺旋压力机是将飞轮的旋转运动变为滑块的上下运动来实现打击的机械设备。它工艺适应性好，可用于模锻、冲压等多种工序，在塑性加工中具有十分重要的地位。打击力作为螺旋压力机工作的重要参数之一，在工作过程中有非常关键的作用。打击力不足则不能生产合格的零件，打击力过大则造成浪费，有时甚至产生超载运行，损坏机器甚至引起人员伤亡。因此测量、分析、检测打击力对实际生产过程有重要影响，不仅可以帮助设计人员制定合理的工艺参数、完善工艺方案，还可以减小生产成本，保证制件质量，提高企业的经济效益。准确测量打击力是一项非常重要的工作，为此本文设计了基于LabVIEW软件编程和数据采集卡等硬件设备相结合的虚拟仪器系统来测量螺旋压力机工作过程中的打击力。本文论述了螺旋压力机的结构和工作原理，介绍了压力机机身和打击力关系，得出了打击力测量原理。对应变测量技术的特点和工作原理做了基本介绍，并在压力机拉杆上粘贴应变片组成惠斯通电桥。此后，设计了测力系统装置，该装置包括硬件系统设计和软件编程。硬件系统由应变片采集拉杆应变，并通过惠斯通电桥输出电桥的电压变化，把微小的电压利用放大器进行信号放大，并通过数据采集卡进行A/D转换后传递到控制计算机中，软件编程利用LabVIEW图形化编程语言进行程序设计，采集打击力的变化，并对打击力结果进行实时显示、分析、存储。分析圆柱体镦粗和圆环镦粗的应力分布，并比较紫铜和20钢两种不同材料、主应力法和有限元法对标定的影响。重点介绍了应用圆环镦粗进行有限元模拟方法的标定。利用DEFORM-2D有限元软件模拟不同摩擦系数下圆环镦粗，并提取变形过程中内径与高度关系曲线作为标定曲线。应用圆环镦粗实验对螺旋压力机打击力标定。利用圆环镦粗变形方法进行标定，可以克服摩擦系数对打击力标定的不利影响。最后对此测力系统的测量精度进行分析。实验结果表明，此测力系统经过标定后可以准确测量打击力，指导实际生产，提高产品质量和企业的经济效益。II页关键词：螺旋压力机，打击力，LabVIEW，圆环镦粗，标定III页RESEARCHONSCREWPRESSFORCEMEASUREMENTSYSTEMBASEDONLabVIEWABSTRACTScrewpressisakindofmechanicalequipmentwhichshiftsflywheel’srotationmovementintoslider’supanddownmovementinordertorealizestrike.Havinggoodprocessadaptabilityandusedforstamping,forgingandotherprocesses,ithasveryimportantpositioninthefieldofplasticprocessing.Asoneoftheimportantparametersofscrewpress,strikeforceplaysaveryimportantroleintheprocessofwork.Ifthestrikeforceisinsufficient,wecannotgetqualifiedparts.Whiletoobig,itwillresultinwaste.Sometimesevenoccuroverloadoperation,whichwilldamagethescrewpressandevencausecasualties.Sostrikeforce’smeasurement,analysisandtesthaveimportantinfluenceontheactualproductionprocess.Theynotonlycanhelpengineersmakereasonableprocessparameters,improvetheprocessprogram,butalsodecreasetheproductcost,improvethequalityofparts,bringmorebenefitsforthecompany.Soit’sveryimportantandnecessaryworktomeasurethestrikeforceaccurately.DesignavirtualinstrumentsystemwhichiscombinedLabVIEWsoftwareprogramandhardwaretomeasurethestrikeforceofthescrewpress.Firstthisthesisintroducesthestructureofscrewpress,researchestheworkingprincipleofit.Thendiscussestherelationshipofthepressbodyandstrikeforce,andacquirestheprincipleofstrikeforcemeasurement.What’smore,ittalksaboutthecharacteristicsandprincipleofstrainmeasuringtechnique,andpastestraingageontherodofpresstoformtheWheatstonebridge.Thendesignastrikeforcemeasuringsystemwhichcontainshardwareandsoftwareprogram.Straingaugecollectsthestrainoftherod,andoutputsthevoltageoftheWheatstonebridge.Usetheamplifiertoamplifythesmallvoltage,andconductthissignaltothecomputerafterA/Dswitch.UseLabVIEWsoftwareIV页todesigntheprogramtocollectthechangeofthestrikeforce,anddisplay,analyze,savetheresultofit.Analyzethestressdistributionofupsettingbetweencylinderandring,pointoutthedifferencebetweencopperand20steel,andcomparetheinfluenceofcalibrationbetweenthemainstressmethodandthefiniteelementsimulationmethod.Thisthesismainlyintroducesthecalibrationofringupsettingusingthefiniteelementsimulationmethod.SimulatetheringupsettingunderdifferentfrictioncoefficientusingDEFORM-2D,andgetcalibrationcurvewhichistherelationshipofinnerdiameterandheightintheprocessofdeformation.Fulfillthecalibrationofscrewpressbyringupsettingexperiment,whichcanovercomethebadinfluenceofthecoefficientoffrictiononstrikeforcecalibration.Inordertoconfirmthissystemcanmeasurethescrewpress’strikeforce,thisthesisanalysesit’saccuracybyexperiment.Theresultsshowthatthissystemcanmeasurethestrikeforcequiteaccuratelyaftercalibration,giveaguidancetoactualproductionandbringmorebenefittocompany.KEYWORDS：screwpress,strikeforce,LabVIEW,ringupsetting,calibrationV页目录第一章绪论...............................................................................................................11.1选题背景.........................................................................................................................................11.2虚拟仪器的发展和应用.................................................................................................................21.2.1虚拟仪器的概念......................................................................................................................21.2.2虚拟仪器的发展......................................................................................................................21.2.3虚拟仪器的应用....