花键冷敲机传动系统设计与分析

冷敲机是一种高速、重载、精密冲击成形设备,其传动系统的设计与性能直接关系到齿形轴类零件成形质量和精度。本文通过分析花键冷敲成形工艺原理,设计了花键冷敲机三大传动链,实现了滚打轮的旋转与工件的间歇分度运动、滚打轮的径向进给运动、工件的轴向进给运动之间的相互协调与精确同步;提出了冷敲机主要传动系统的设计计算方法。     

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。     

齿形轴类件冷体积成形研究现状及发展趋势

齿形轴类零件是各种机械装备中传动和承载的关键零部件,传统的机械加工制造方法浪费材料、机械性能和表面质量差、生产效率低,采用冷体积精密成形工艺可以克服上述缺点。本文分析了齿形轴类零件各种加工成形工艺;介绍了冷体积成形技术的原理、特点、研究现状和发展趋势;重点探讨了齿形轴类零件冷敲精密成形工艺原理、技术特点和装备研发的最新进展,以利于这种高效少无切削工艺和装备的推广应用。     

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。     

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。     

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.     

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。     

渐开线花键的冷挤压成形试验研究

以微车半轴花键零件为例，针对半轴花键采用传统切削加工工艺存在的不足，综合应用冷锻技术和实验技术，对渐开线花键冷挤压成形工艺进行理论分析，设计制造出挤压组合模具，并进行了大量挤压试验，获得了准确的花键齿形和较好的表面质量。     

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。     

金属板材拉延快速模具的等离子喷涂制造工艺

为获得表面硬度更高、使用寿命更长的金属板材拉延快速模具,对等离子喷涂快速制模工艺进行了实验研究.阐述了工艺原理,分析了成形的关键,完成了复杂曲面零件的不锈钢快速拉延模具的试制,并对模具进行了表面处理及检测分析.该种制模工艺的关键是要喷涂成形一个具有足够厚度的高质量的模具表层.检测结果表明 所得模具不锈钢表层成形质量良好,厚度达到5 mm, HRC平均硬度为 34.4, 抛光后表面粗糙度达到0.2 μm; 表面激光熔凝进一步改善了表面质量,提高了耐磨性.     

不锈钢冷连轧板带的表面粗糙度建模

针对不锈钢冷连轧生产工艺的特点,在引入转印率和遗传因子概念的基础上,通过深入的理论分析,推导出带钢表面粗糙度理论模型.首先通过SUS430不锈钢冷轧润滑实验进行表面粗糙度研究,定量分析压下率、来料厚度、带钢变形抗力和乳化液工艺参数等对转印率和遗传因子的影响,给出了轧辊粗糙度衰减函数方程,并对末机架入口带钢表面粗糙度进行近似求解,最终建立了不锈钢冷连轧成品板面粗糙度数学模型,并将其应用到冷连轧生产实践中.统计结果表明,粗糙度模型计算值与实测值的相对误差小于634%,该模型具有较高的精度和较好的泛化能力.     

圆柱直齿轮冷锻成形工艺研究

本文针对直齿轮冷锻过程中齿腔充填困难、成形载荷大、模具寿命低的特点,采用轴分流和浮动凹模耦合工艺成形。利用有限元软件DEFORM-3D对该工艺进行数值模拟。对工艺成形过程中等效应力,等效应变、速度场、成形载荷等规律进行了分析。结果表明：该成形工艺可以有效的成形出齿形良好的齿轮,为此类齿轮冷锻工艺的应用与生产实践提供了理论依据。     

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.     

熔融沉积成形制件表面粗糙度预测模型

针对熔融沉积成形的制件表面较为粗糙这一问题,通过试验方法分析关键工艺参数对表面粗糙度的影响,重点分析层厚和挤出宽对制件表面粗糙度的影响,研究成形过程中丝材截面的变化情况与侧表面轮廓的形成过程,建立表面粗糙度预测模型,并进行试验验证。研究结果表明:2组试验中,模型预测的表面粗糙度和实际测得的表面粗糙度的平均相对误差分别为6.25%和5.04%,证明了该模型的可行性。     

基于FDM成型制件表面质量实验研究

目的研究熔融挤压快速成型的支撑工艺,提高快速成型制件精度.方法以汽车门把手为成型零件进行实验,分析成型支撑的重要工艺参数W的作用,通过不同支撑栅格宽度值对被成型零件的表面粗糙度的影响和不同环境温度对被成型零件表面硬度的影响,定量分析了FDM成型方法对被成型件表面质量的影响程度.结果用标准塑料表面粗糙度仪测量成型件的表面粗糙度,得出了在不同栅格宽度数值下成型件的粗糙度变化曲线,当支撑栅格宽度W为2 mm时,被成型件表面粗糙度可达12μm以上;当环境温度较高或较低时,被成型件表面硬度都较小,当环境温度在16~20℃时,表面硬度可高达40D.结论支撑栅格宽度W与成型件的表面粗糙度的数值成正比关系;环境温度过低或过高都会使被成型件表面硬度降低,最佳环境温度在16~20℃为宜.     

C194铜合金薄板激光弯曲试验及力学性能分析

采用脉冲激光对C194铜合金进行激光弯曲成形试验,研究激光参数对弯曲角度的影响规律,并对弯曲前后试件的抗拉强度、载荷位移曲线、显微硬度、表面形貌和表面粗糙度进行对比分析.结果表明:板料弯曲角度随激光功率、离焦量的增大呈先增大后减小的趋势,随扫描速度的增大而减小,随扫描次数的增加而逐渐增大,且扫描次数较少时,两者呈近似线性关系;激光弯曲成形后的试件抗拉强度,随激光功率的增加呈逐渐减小趋势,但低功率条件下的晶粒细化效果反而提高了成形件的抗拉强度;成形后试件扫描区硬化作用并不明显,平均硬度比母材仅提高了3.3％;激光弯曲工艺产生的不均匀温度场使板料面粗糙度和x,y向截面粗糙度均有不同程度的增加.     

从动螺旋伞齿轮精密锻造数值仿真

对从动螺旋伞齿轮的精密锻造过程进行三维刚塑性有限元模拟，获得了齿形充填饱满的模拟齿轮锻件及其变形过程，阐述了螺旋伞齿轮精密锻造成形阶段分类和齿形充填模式．铅试件实验从齿轮外形和成形力两方面验证有限元模拟的正确性．根据相似理论，预测出从动螺旋伞齿轮冷精锻成形力50州左右，解释了大截面的螺旋伞齿轮难以冷精锻的原因，提出了从动螺旋伞齿轮精密塑性成形的工艺方案．     

轴瓦零件的精密整形工艺设计与应用

采用车削加工生产的轴瓦零件,其表面粗糙度较高、耐磨性较低、易发生胶合失效、零件寿命较短。改用冷挤压精密整形工艺可以降低轴瓦表面粗糙度,提高轴瓦的成形质量。本文通过Q-Form-3D模拟分析和试验相结合,对轴瓦精密整形进行了工艺分析和设计,得出了工艺参数,并依据分析结果设计了合理的模具,为轴瓦的生产提供了理论依据。