大模数花键冷敲成形质量研究

发布时间：2017-06-26 12:19

  本文关键词：大模数花键冷敲成形质量研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：花键冷敲是一种精密冷体积成形工艺。这种精加工方式利用工件两侧高速旋转且对称的一对打轮对金属材料产生动态瞬时冲击,以使金属材料发生塑性变形,变形部分金属沿打轮渐开线花键外廓流动,最终完成零件的成形成性。作为对以往花键加工工艺的补充,该工艺具有成形质量高,生产效率高,且节约原材料等诸多优势,为花键生产开辟了一条新的路径。冷敲技术虽然已发展多年,但国内关于冷敲技术的研究仍然不足,尤其对冷敲花键的成形质量研究甚少,在这种背景下,本文从冷敲花键工艺的成形特点为切入点,对冷敲工艺加工的花键成形质量进行研究。通过对冷敲过程的分析,阐述了在冷敲工艺中,高速冲击、瞬时动态的高速塑性成形工艺的特点,分析了在这种高应变率的变形情况中会出现的不同于准静态的材料行为方式以及其对金属变形规律及成形质量的影响。在ABAQUS/Explicit模块中对间歇分度冷敲成形过程进行了模拟,解释了应力应变分布规律极其原因,采用轴向质点在径向方向的位移量对花键不同部位的成形质量进行了探讨。为了进一步验证冷敲花键的成形质量,对冷敲花键进行了实验研究,定量给出了冷敲花键表面粗糙度及硬度分布规律,并结合模拟分析了产生这种现象的原因,通过对微观组织观察,得出冷敲过程中变形金属的流动规律。冷敲工艺涉及打轮的间歇旋转和连续旋转运动,因此冷敲工艺有两种不同的分度方式,以打轮接触工件时,工件是否旋转来定义不同的分度方式。其中连续分度时,工件保持匀速旋转运动,在打轮打击工件时与工件之间产生了干涉现象,本文对干涉现象进行了深入研究,阐述了干涉现象产生的原因以及打轮安装倾角的计算方法,并结合模拟对不同安装角度对花键成形质量的影响进行了深入探讨,得出了不同安装角度对成形质量的影响方式及规律。
【关键词】：冷敲工艺 花键 硬度 粗糙度 安装角
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH131.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势10-16
• 1.2.1 花键切削加工工艺现状10-12
• 1.2.2 花键冷体积成形工艺12-14
• 1.2.3 花键冷敲工艺发展概况14-16
• 1.3 课题研究内容16-18
• 1.3.1 主要研究内容16-18
• 1.3.2 技术路线18
• 第二章 花键冷敲基础理论研究18-28
• 2.1 金属塑性变形基本理论18-22
• 2.1.1 应变速率对冷塑性变形的影响18-19
• 2.1.2 摩擦对金属塑性变形的影响19-20
• 2.1.3 金属塑性变形屈服准则20-22
• 2.2 花键冷敲变形特点22-25
• 2.2.1 惯性效应22-23
• 2.2.2 应变率效应23-24
• 2.2.3 绝热效应24-25
• 2.2.4 应力波传播效应25
• 2.3 分度方式25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 花键冷敲成形规律仿真模拟研究28-48
• 3.1abaqus有限元模拟软件介绍28-31
• 3.1.1 显式动态分析的有限元方法28-29
• 3.1.2 显式方法的条件稳定性29-30
• 3.1.3 能量平衡30-31
• 3.2 花键冷敲模型的建立31-36
• 3.2.1 三维建模31-32
• 3.2.2 模拟参数设置32-36
• 3.3 花键冷敲有限元模拟结果分析36-47
• 3.3.1 冷敲变形过程36-37
• 3.3.2 冷敲过程应力分布规律37-40
• 3.3.3 冷敲过程中应变分布规律40-41
• 3.3.4 冷打过程中齿形成形质量分析41-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 花键冷敲成形质量实验研究48-55
• 4.1 实验目的及设备介绍48-49
• 4.2 材料与工艺参数49-50
• 4.2.1 材料参数49-50
• 4.2.2 试样制备50
• 4.3 实验过程及结果分析50-54
• 4.3.1 粗糙度测定及结果分析50-51
• 4.3.2 硬度测定及结果分析51-53
• 4.3.3 金相观察及结果分析53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 分度方式对花键冷敲成形质量影响模拟研究55-67
• 5.1 连续分度干涉现象理论分析55
• 5.2 连续分度方式下打轮安装角的计算方法55-56
• 5.3 连续分度方式有限元模型建立56-58
• 5.4 模拟结果分析58-66
• 5.4.1 不同分度方式对应力传播的影响58-59
• 5.4.2 分度方式对齿形成形质量的影响59-60
• 5.4.3 打轮安装角度对成形质量影响60-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间参加的项目及发表的学术论文目录73-74

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