花键冷敲成形理论与仿真研究

发布时间：2017-11-27 14:04

  本文关键词：花键冷敲成形理论与仿真研究

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【摘要】：金属冷体积成形技术是一种高效、精密塑性成形技术，具有一系列优点，如制件成形精度高、综合力学性能好、生产效率高、材料利用率高、节能环保等，适合于大批量生产，有利于降低成本，是一种绿色先进制造技术。 花键冷敲成形作为一种新型的精密冷体积成形工艺，是一种少无切削的先进制造技术。花键冷敲成形是利用滚打轮连续敲击工件，使之在室温下产生塑形变形，成形出与滚打轮轮廓一致的花键轴类零件的加工工艺。该技术具有生产效率高、节能、节材、成形件表面质量高和机械性能好等突出优点，能够满足市场对高强度、高精度的花键轴类零件生产的要求。冷敲工艺的技术特点符合制造领域高效、低碳、环保的发展需求，具有良好的发展前景。 本文主要研究金属在冲击载荷与准静态载荷作用下的应力应变规律，，分析应变率、绝热效应、惯性效应以及应力波传播效应对冷敲成形的影响，分析冷敲成形过程成形质量的影响因素。根据冷敲成形滚打轮间歇作用于工件的工艺特点，对花键冷敲成形过程中滚打轮转速对工件塑性变形的影响进行了分析，确定了适于冷敲成形的滚打轮转速范围；利用金属塑性成形基本理论对花键冷敲成形过程中变形区金属的应力状态和受力情况进行了分析。在满足给定假设条件情况下，认为工件对滚打轮的反作用力等于惯性效应引起的动抗力和强度效应引起的静抗力的叠加；分析了一次敲击过程微元体动抗力和静抗力的应力、应变状态；通过对花键冷敲几何模型的合理简化，获得了滚打轮与工件接触区域不同方向的投影面积，建立了花键冷敲成形过程的力学模型；依据花键冷敲成形的工艺特点，对花键冷敲模型进行了优化。同时，建立了花键冷敲成形有限元分析模型，利用Deform-3D有限元数值模拟软件，基于有限元弹塑性理论对花键冷敲过程进行了数值模拟研究。通过对仿真结果的分析，揭示了花键冷敲过程工件的应力应变状态、变形过程金属流动规律以及滚打轮转速、进给量等工艺参数对冷敲成形的影响，并对花键冷敲成形缺陷进行了分析。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH131.4

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本文编号：1232080