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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于ABAQUS的高速冷滚打网格质量的研究

为了兼顾仿真效率和仿真精度,针对影响仿真结果和效率的单元类型、网格大小和网格形状进行研究。基于冷滚打成形的基本原理建立有限元仿真模型,根据高速冲击、逐渐累积和局部变形的成形特点以及成形件的形状,选择合适的单元类型;通过改变网格大小和网格形状,研究其对仿真变形力和成形精度的影响规律,并通过实验进行验证,为冷滚打成形仿真中单元类型的选择、网格大小和网格形状的划分提供借鉴。     

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。     

4Cr9Si2马氏体钢气门楔横轧工艺研究

通过热模拟等温压缩实验,获得4Cr9Si2马氏体耐热钢的本构关系.借助DEFORM-3D有限元软件针对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行数值模拟,得到工艺参数对轧件缩颈和心部疏松的影响规律.通过轧制实验验证有限元模拟的正确性,对轧制后的轧件进行金相组织分析.研究结果表明:随着成形角增大,楔入段轴向金属流动速度大于横向金属流动速度,减小横向应力最大值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着展宽角增大,同样可以减小横向应力数值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着成形角减小和展宽角增大,减小轴向力F2,改善缩颈现象;其横截面中心原奥氏体晶粒尺寸为11μm,气门杆部微观组织得到改善.     

基于成形过程的闭塞式冷锻工艺优化

针对闭塞式冷锻工艺复杂、单纯在某个成形阶段优化金属填充性和成形力无法使工艺参数达到最佳值的问题,提出了一种基于成形过程的冷锻工艺多目标优化方法.结合有限元模拟技术和正交试验方法,在闭塞式冷锻基本成形阶段使金属填充性达到最佳,实现金属填充性的优化,获得相应的工艺参数组;然后采用目标函数值拟合优化方法研究了飞边槽高度与凸模下压量之间的关系,通过控制飞边槽高度使成形力在最终填充阶段达到最小,实现了成形力的优化,在保证金属填充性最优的前提下获得了新的使成形力最小的优化工艺参数组,实现了金属填充性和成形力的分过程优化,优化得到的工艺参数组与物理实验数据一致.研究结果表明,所提出的方法充分考虑了闭塞式冷锻工艺的成形特点,能更简便、更准确、更合理地实现闭塞式冷锻工艺的参数优化.     

花键冷挤压成形过程凹模入口半角优化数值模拟

以花键挤压成形过程为研究对象,利用DEFORM-3D软件对花键的冷挤压成形过程进行模拟;以金属流动、变形程度、成形载荷和模具磨损等作为花键成形过程中的衡量指标,分别设定15°、20°、22.5°、25°和30°的不同凹模入口半角,模拟分析对花键冷挤压成形过程的影响。模拟结果表明,凹模入口半角为20°时,花键的整体成形质量最好。     

直齿内齿轮冷精锻成形工艺研究

文章系统研究了直齿内齿轮冷精锻成形工艺,并在原有工艺的基础上提出了改进后的新工艺,分析了内齿轮在冷精锻过程中金属的流动规律,得到了保证轮齿充满模具型腔的合理坯料尺寸;运用数值模拟方法,研究了冲头入口角、摩擦条件和模具关键过渡圆角的改变对内齿轮成形过程中工作载荷、有效齿长、模具寿命、金属流动和等效应变的影响,为生产实践提供理论依据和技术指导。     

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.     

40Cr钢的钻削力仿真与实验研究

通过单因素试验,研究了在40Cr钢的钻削加工过程中,不同切削参数对钻削力和扭矩的影响.通过大型金属塑性成形有限元软件Deform-3D对钻削过程进行仿真研究,并将仿真结果和实验结果作了对比.结果表明,在进给量不变的情况下,随着切削速度的增加,钻头所受轴向力和扭矩先变大后减小;在相同的切削速度条件下,随着进给量的不断增大,轴向力和扭矩几乎线性增大;钻削力和扭矩的仿真结果比实验结果略小,说明仿真结果具备比较高的可靠性,可以对实验结果起到近似的预测作用.     

二维塑性变形中应变分布测量的新方法

为了解决复杂构件体积成形过程中金属变形流线和塑性应变分布难于定量测量的问题,本文提出了一种用套环螺纹的测量方法.该方法不用替代材料即可实现对体积成形过程的三维塑性变形的测定,进行定量分析.利用该方法对轮毂件成形过程中四条流线及其轴向应变进行了测量分析,并将实验结果与数值模拟进行了对比.用套环螺纹法获得的应变分布与有限元模拟的应变分布吻合.说明该方法是测量体积成形过程中塑性应变分布较为有效的实验方法.     

铝合金柱壳在不同速度下的成形极限实验研究

为了研究铝合金高速成形极限,采用电磁驱动金属圆管膨胀技术对6063T6薄壁铝合金圆管的动态膨胀断裂过程进行了实验研究.实验中圆管膨胀速度可达180~250 m/s,应变率在6 000~8 500 s^-1范围.讨论了惯性对于不均匀变形的影响.实验结果表明随着应变率的增加,局域化特征间距减小,碎片数量增多.局域化起始名义应变随应变率的增加呈增大趋势,可能表明材料成形极限随应变率的提高而提高.