【摘 要】
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搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所于上世纪末针对焊接性差的铝合金发明的一种新型固相焊接工艺。搅拌摩擦焊具有焊接过程简单，不需填充焊丝和保护气体，接头性能好，焊接质量高，高效低
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搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所于上世纪末针对焊接性差的铝合金发明的一种新型固相焊接工艺。搅拌摩擦焊具有焊接过程简单，不需填充焊丝和保护气体，接头性能好，焊接质量高，高效低耗无污染等优点，已广泛应用在航空航天工业、造船与海洋工业、铁路与汽车工业和电器工业中。随着科技的发展，对焊接质量的要求也就越来越高。搅拌摩擦焊焊接过程中的焊接力与焊接质量有密切的关系，能够精确地测得焊接力大小及变化规律，对优化焊接工艺、提高焊接质量和改进焊接设备具有重要意义。 本文针对搅拌摩擦焊焊接过程作用力特点，对焊接力监测平台总体方案进行了分析与设计，完成了焊接力监测平台硬件的研制和焊接力监测软件系统的开发，并对焊接力监测平台进行了实验验证。论文主要包括以下研究内容： 介绍了搅拌摩擦焊技术及课题的研究背景和意义，并对课题相关技术的国内外研究现状进行了分析与总结。 根据焊接力监测的目的、背景和要求，对现有的测力方法进行了分析；在分析对比不同装置优缺点的基础上，结合搅拌摩擦焊接力特点，完成了基于压电式位于主轴前端的焊接力监测平台的总体方案设计。 完成了力感应装置的设计与分析。主要包括力感应器的总体设计、力敏元件的选型、石英晶体尺寸设计及力感应器机械本体部分的设计与分析，主轴接口和刀具安装接口的结构设计和力学分析等。 研究了力感应器在工作时处于高速旋转状态下信号的采集与处理技术，确定了在不便使用电线时采用无线信号传输方案及无线供电方案，完成了信号处理装置和信号传输装置的设计与研制。 基于LABVIEW虚拟仪器技术，采用模块化的软件设计方法开发了焊接力监测软件系统，主要包括数据采集、信号处理、数据显示及数据管理等模块的开发等； 对焊接力监测平台进行了评定，平台综合测量误差小于3％FS；同时完成了焊接力监测平台工程应用测试。 最后对全文的研究成果和创新点进行了总结，并展望下一步的研究方向和工作重点。本文研究的搅拌摩擦焊焊接力监测平台为优化焊接工艺参数和提高焊接质量及焊接设备的设计提供了重要支持。
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