花键冷敲精密成形接触面积数值计算与分析

通过分析冷敲精密成形的金属变形过程、加载过程和边界条件,建立花键冷敲精密成形接触面积数学模型,对接触面积进行理论计算;被成形件在滚压模具中连续快速发生局部塑性变形,为了对花键类零件冷敲精密成形工艺的机理和工艺力学进行研究,通过分析花键冷敲精密成形过程滚打轮与工件接触过程,建立工件进给量与滚打道次数值关系,得出工件进给量与各道次之间打入深度关系及各道次面积演化规律;应用MATLAB数值分析软件对接触面积影响因子进行数值计算与仿真分析。     

冷敲成形机工作机构运动学与动力学分析

冷敲成形是生产大模数花键和汽车离合器齿毂等齿形轴类件的高效、先进成形工艺技术。在齿形轴类零件冷敲成形过程中,冷敲机要实现打轮高速旋转敲击、主轴径向进给、工件轴精确旋转分度和轴向微量进给等多轴同步运动,同时还要承受复杂的多变载荷,工作精度要求高。本文通过分析冷敲成形工艺过程,探讨了冷敲成形工艺参数计算理论和方法;结合设备和工艺参数,建立了成形过程冷敲机工作机构的运动方程和运动学与动力学数学模型,通过仿真与分析,揭示了各种运动和各工作主轴传动之间的匹配关系及其运行规律。     

滚打速度对花键冷敲精密成形过程的影响规律

针对花键冷敲成形工艺的特点,以ABAQUS软件为平台,采用动态显式有限元法对花键冷敲精密成形过程进行了三维数值模拟,研究并揭示了花键冷敲成形过程中滚打速度对滚打力、应变和金属轴向流动的影响规律,研究发现随着滚打轮旋转速度的增大,滚打力和等效应变逐渐增大;花键轴端面凸起系数增大,金属轴向流向增加,"塌陷"现象越来越严重。     

花键冷敲机间歇分度机构研究

设计并分析了花键冷敲机分度机构及传动系统,对花键冷敲机分度机构中的关键部件进行了运动学理论分析;借助于三维造型软件及ADAMS软件进行了运动学模拟,得出了该种分度机构的运动规律及特点,为花键冷敲机分度机构的进一步研究与改善提供了理论依据。     

加工参数对高速冷滚打中击打力的影响

为了解决冷滚打加工参数的选择问题,以渐开线花键冷滚打过程为研究对象,进行冷滚打加工过程的有限元模拟和击打力测量试验,得到了击打力和冲击随加工参数的变化规律。研究结果表明:击打力随着进给量的增大而增大,随着滚打轮转速的提高先增大后减小。击打力受工件进给量的影响大,受滚打轮转速的影响小。降低工件的进给量和提高滚打轮的转速,可以有效减小加工过程中的冲击。     

45钢冷滚打成形Johnson-Cook本构模型参数标定及修正方法

冷滚打成形技术是在金属材料冷态下,使用具有一定形状的滚打轮不断击打工件表面,迫使金属局部产生塑性变形并逐渐累积的一种增量冷塑性成形方法。为了建立更为精准可靠的冷滚打成形的有限元模型,本文分析了冷滚打成形原理及其成形特点,采用下山单纯形法建立了以材料JC本构模型参数为对象的多元函数修正方法,并以45钢为例,结合冷滚打实验和有限元仿真,修正了通过分离式Hopkinson压杆实验测定的J-C本构模型中的4个参数。结果表明相比于修正前,采用修正后的J-C本构模型参数得到的仿真结果能够准确描述不同加工参数下的冷滚打成形力,与实验结果的最大误差为9.8%。     

LQ200数控花键冷敲机箱体静力分析及其优化

冷敲加工是生产大模数花键的一种少无切削加工技术。冷敲花键成形时,箱体的变形直接影响到花键的加工精度。以LQ200数控花键冷敲机为研究对象,通过分析箱体结构及受力特性建立了箱体的有限元模型,在有限元分析软件ANSYS平台下,对箱体进行了三维变形的定量分析,然后通过对变形较大的筋板进行拓扑优化设计,提出了相应的箱体改进方案和合理化建议。本研究对数控花键冷敲机箱体的改进具有重要的理论指导意义。     

大模数花键冷敲成形质量实验研究

本文针对冷敲工艺特点,通过测定花键表面的粗糙度和硬度值对冷敲花键表面质量进行定量研究,并观察微观金相组织,对冷敲成形内部组织特点进行研究。实验结果表明:冷敲花键表面成形质量较高,粗糙度Ra达到了7~8级;冷敲过程中,齿形发生加工硬化现象,晶粒被打碎拉长,形成流体状纤维组织沿齿形分布,强度硬度都得以提高。冷敲加工工艺生产出的花键轴综合性能较高。     

紫铜材料齿条冷滚打金属变形行为研究

分析了齿条高速冷滚打成形原理,在ABAQUS中建立齿条冷滚打有限元模型,由于塑性应变的大小代表着金属的流动情况,重点对成形过程的应力应变变化情况进行了仿真分析。在改造的冷滚打设备上进行齿条冷滚打试验,对滚打后材料的金属纤维组织和硬度变化进行分析,以研究齿条冷滚打塑性成形过程中金属的流动规律和成形制件组织性能。研究结果表明,齿条冷滚打过程中,金属组织未被切断,晶粒得到破碎和细化,最终被滚压成纤维组织;冷滚打工艺有效地改善了金属表面的金相组织,使工件硬度和强度有较大提高,是一种非常有前景的精密塑性成形技术。     

螺旋渐开线花键冷滚轧成形坯料直径计算

根据塑性成形前后体积不变原则,应用渐开线基本性质及微积分原理,推导了花键冷滚轧成形前坯料直径计算公式;并通过Pro/E造型验证了花键截面积的数值解,其相对误差小于0.09%,保证了坯料直径的计算精度,为滚轧轮设计提供理论依据.根据理论公式计算的滚压成形前坯料直径制备工件坯料,在工艺实验中获得合格的零件.     

花键轴冷滚压成形的分齿条件

自由分度式花键冷滚压成形工艺,不具备分度装置,成形过程的分齿阶段对整个滚压过程的成败至关重要.为保证冷滚压加工的正确分齿,必须对影响冷滚压成形分齿阶段的花键参数和滚压模具几何参数给出限定条件.按照滚压成形前后工件(花键)体积不变的原则给出毛坯直径的计算公式;根据分齿阶段花键毛坯与滚压轮作等线速纯滚动的运动特征,推导保证正确分齿要求的滚压轮齿顶圆直径公式;根据滚压时的受力分析,给出旋转条件及滚压轮的齿数条件;分析主轴转速及径向速度对分齿时齿距累积误差的影响.对所得结论进行实验验证,按照理论计算的结构参数及工艺参数,可以滚压出4级精度的渐开线外花键轴.     

基于ANSYS渐开线花键冷搓成形的数值模拟

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,借助软件ANSYS,对渐开线花键冷搓成形过程进行了数值模拟,并对成形结果进行了分析研究,得出其变形及应力分布的规律,定量地计算出成形后工件的具体形状,得出齿形轮廓上不同节点具体回弹量.模拟结果可以代替反复的实物试验,为生产实际提供可贵的参考.有助于花键冷搓成形理论、花键搓齿板的设计与相关工艺进一步完善与发展.     

丝杠冷滚打成形动力学仿真及分析

简述了丝杠冷滚打成形的原理,并根据冷滚打丝杠的工艺特点和多体动力学理论,建立了丝杠冷滚打结构动力学模型。应用ADAMS对模型进行了动力学仿真,分析了丝杠在冷滚打过程中的受力情况,并利用试验装置进行了初步试验。仿真和试验结果表明,丝杠冷滚打成形工艺可行。     

手动甘蔗削皮机

我校一项实用技术“手动甘蔗削皮机”获得实用新型专利权，其可适用于不同直径甘蔗的削皮，它包括动力传动系统、进给系统、刀具系统、机架．动力传动系统由动力轴、进给螺杆轴、行星架组成的三轴齿轮传动系统组成；进给系统由进给机构、夹持机构和快退机构组成；刀具系统由安装在行星架上的行星齿轮、同步带、刀具和张紧轮组成．其改进了传统的手工削皮和纵削式削皮的不利方面，与现有技术相比具有明显的优点：采用三轴传动系统，可保证机构运动时的安全性；刀具两轴端设置弹簧，并采用张紧轮张紧同步带，可以实现刀具自动调节；采用传动系统与进给系统、刀具系统组合运动，结构简单、操作方便、运动可靠，且比较经济；沿甘蔗外圆切线方向切削，切屑碎小、处理方便．     

花键冷敲成形本构关系研究

花键冷敲成形归结于材料的动态塑性变形过程,为了研究该过程材料动态响应特性,对三种常用冲击载荷下材料本构模型进行理论解析,并根据花键冷敲成形工艺参数对JC本构模型进行修正改进;通过三种本构模型在不同应变率和温度条件下的应力情况,使用流动应力预测值和实验值之差来评估模型误差值。最终结合成形过程物理机制、工艺参数和误差对比,结果表明:在大范围应变率和温度条件下,各本构模型均有其在一定范围内的适用性和精度,但对于花键成形应变率和温度范围内,PTW模型的误差率最小,能够较好预测金属流动应力。     

大模数花键冷敲机机架模态分析

机架是冷敲机设备的重要组成部件,其动态特性的优良直接影响到花键成形精度、机架使用寿命和设备工作性能。本文基于ANSYS软件平台,对自主研发的LQ-200数控冷敲机机架的前6阶振动特性参数和振动最大位移量进行了计算和分析,通过优化设计筋板尺寸改进了机架结构,改进后机架的模态参数变化不大,但振动最大位移量较改进前减小了64%。研究表明:冷敲机整机机架的振动形式主要以立式机身的扭转和弯曲为主,连接立式机身左右两立柱的上筋板、后筋板容易发生变形,固定传动齿轮轴的两个对称筋板在各阶模态振动中的变形较大。并且,改进后机架在没有显著增加机身质量的情况下,机架整体刚度得到增强,振动水平降低,整机性能稳定。本研究不仅为冷敲机机架动态设计提供了可靠的理论依据,而且为后续的瞬态分析、谐响应分析奠定了基础。     

外螺纹的冷滚压成形工艺研究

为了进一步完善外螺纹的冷滚压成形工艺,基于外螺纹的三滚丝轮滚压原理,利用UG软件建立外螺纹工件的三滚丝轮滚压的简化分析模型,在有限元分析软件中对外螺纹的冷滚压成形过程进行模拟。仿真结果表明:在外螺纹工件的冷滚压过程中,工件和滚丝轮之间的作用力分布在工件表面接触区域,在接触点的等效应力最大。分析验证了外螺纹滚压过程中,滚丝轮所需的驱动扭矩大小与滚丝轮半径和切向载荷的乘积近似相等的理论计算结论。     

普通车床加工椭圆柱的方法与原理

本文在分析椭圆的成形原理和方法基础上,研究进给偏心车削椭圆截面所需的运动原理,给出了用刀具偏心驱动进给或工件偏心运动的方法,实现刀具相对工件的往复进给来车削椭圆截面的几种装置及其工作原理。     

轴向成形车刀精确设计研究

本文提出了一种沿工件轴向进给、垂直工件轴线安装的成形车刀廓形的精确设计方法，用该法设计的成形车刀，对某些特异形零件的成形加工比径向成形加工更有效．     

谐波减速器柔轮冷滚工艺及残余应力数值模拟

针对柔轮工作性能的特殊要求,分析并优化了传统柔轮冷滚压工艺模型,柔轮采用双圆弧齿廓曲线模型;依据修正的Johnson-Cook本构模型建立柔轮冷滚压成形有限元模型并加以验证。仿真结果表明,采用该模型能得到清晰的双圆弧齿形和较均匀的等效应变分布。文中还分析了不同工艺参数(进给速度、滚轮转速及摩擦系数)对柔轮轮齿表面残余应力的影响,结果表明:增大进给速度会降低轮齿表面的残余应力最大值,过大的进给速度会造成"凸起";适当降低滚轮转速和进给速度,可提高残余应力分布的均匀性;摩擦系数与残余压应力分布深度正相关.