振动挤压攻丝数值模拟研究

发布时间：2017-05-07 09:05

  本文关键词：振动挤压攻丝数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着高新技术的突飞猛进,技术融合已成为塑性加工技术进步的强大推动力。振动挤压攻丝作为挤压攻丝技术和振动加工技术融合的产物,不但具有普通挤压攻丝的大多数优势,而且可以降低攻丝扭矩,改善螺纹表面质量,为内螺纹的精密、抗疲劳加工提供了新的工艺方法。本文是通过数值模拟分析与试验验证相结合的方法对振动挤压攻丝成形过程进行研究,主要工作和成果如下:(1)对振动挤压攻丝的理论基础进行研究。通过对挤压攻丝理论和振动塑性加工的理论研究,得出了振动挤压攻丝过程中的运动机理;并对振动挤压攻丝过程的摩擦特性、螺纹表面金属强化机理以及降低攻丝扭矩机理进行理论研究。(2)建立了振动挤压攻丝的刚塑性有限元模型。通过对挤压丝锥的几何模型建立、工件材料属性定义、振动运动方式的加载、边界接触条件的定义等步骤,建立了符合工艺条件的有限元模型。(3)利用DEFORM-3D对内螺纹振动挤压加工过程进行成形仿真,得到了牙形饱满、表面光洁的螺纹,说明了振动挤压攻丝可以有效改善螺纹表面质量;分析了等效应力应变的分布规律,得出了螺纹变形区内金属变形均匀,工件其他部分变形量较小;对金属速度流动场进行了分析,得出速度场沿牙形形成一股流线,说明了金属材料受到振动挤压会向丝锥齿沟流动;研究了振动挤压攻丝过程扭矩的变化规律,得到了周期性变化的扭矩变化波形。最后分析了底孔直径、振动频率和振幅等工艺参数对振动挤压攻丝过程的影响,为振动挤压攻丝工艺参数优化奠定了基础。(4)在相同的条件下,分别进行振动挤压攻丝试验和仿真,将得到的螺纹牙形和扭矩信息进行对比分析。数值模拟得到的螺纹牙形与试验所得牙形相似;数值模拟得到的扭矩变化过程和扭矩波形周期与试验得到的结果相同,但是扭矩波形的幅值却存在一定的误差。
【关键词】：技术融合 振动挤压 数值模拟 攻丝扭矩
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG376;TG62
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 挤压攻丝研究现状11-13
• 1.2.1 国外挤压攻丝的研究现状11-12
• 1.2.2 国内挤压攻丝的研究现状12-13
• 1.3 振动攻丝技术研究现状13-15
• 1.3.1 国外振动攻丝研究现状13
• 1.3.2 国内振动攻丝研究现状13-15
• 1.4 数值模拟方法与研究进展15-16
• 1.4.1 数值模拟方法介绍15
• 1.4.2 数值模拟研究进展15-16
• 1.5 本文主要研究内容16-18
• 第2章 振动挤压攻丝理论基础18-32
• 2.1 挤压攻丝成形理论基础18-24
• 2.1.1 挤压攻丝成形机理18-19
• 2.1.2 挤压攻丝成形过程19-20
• 2.1.3 挤压丝锥的结构设计20-24
• 2.2 振动塑性加工理论24-27
• 2.2.1 振动产生方式24-25
• 2.2.2 振动塑性加工机理25-27
• 2.3 振动挤压攻丝理论27-30
• 2.3.1 振动挤压攻丝运动机理27-29
• 2.3.2 振动挤压攻丝螺纹表面强化机理29
• 2.3.3 振动挤压攻丝摩擦特性29
• 2.3.4 振动挤压攻丝攻丝扭矩特性29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 振动挤压攻丝有限元模型建立32-44
• 3.1 刚塑性有限元原理32-34
• 3.1.1 刚塑形有限元的基本方程32-33
• 3.1.2 刚塑形材料的变分原理33
• 3.1.3 有限元求解器选择33-34
• 3.2 有限元模拟分析工具34-35
• 3.2.1 DEFORM-3D简介34-35
• 3.2.2 DEFORM-3D仿真流程35
• 3.3 振动挤压攻丝有限元模型建立35-41
• 3.3.1 几何模型建立35-37
• 3.3.2 工件材料属性定义和网格划分37-39
• 3.3.3 运动方式和边界条件的定义39-40
• 3.3.4 仿真控制参数设定40-41
• 3.3.5 有限元数据库生成41
• 3.4 本章小结41-44
• 第4章 振动挤压攻丝数值模拟结果44-58
• 4.1 内螺纹成形过程数值模拟结果44-50
• 4.1.1 内螺纹振动挤压成形过程44-45
• 4.1.2 内螺纹成形过程等效应力应变45-48
• 4.1.3 内螺纹成形过程金属流动规律分析48-50
• 4.2 内螺纹成形过程扭矩结果分析50-53
• 4.2.1 受力分析50-51
• 4.2.2 攻丝扭矩分析51-53
• 4.3 内螺纹成形过程影响因素分析53-56
• 4.3.1 工件底孔直径的影响53-54
• 4.3.2 振动频率与振幅的影响54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 试验与仿真结果对比分析58-66
• 5.1 振动攻丝机介绍58-60
• 5.1.1 振动攻丝机传动原理58-59
• 5.1.2 振动挤压攻丝机叠加原理59-60
• 5.2 试验条件60-61
• 5.3 结果对比分析61-64
• 5.3.1 螺纹牙形对比分析61-62
• 5.3.2 扭矩对比分析62-64
• 5.4 本章小结64-66
• 全文总结与展望66-68
• 全文总结66-67
• 展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果72-74
• 致谢74

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