花键冷敲精密成形数值模拟研究

发布时间：2017-08-20 04:01

  本文关键词：花键冷敲精密成形数值模拟研究

  更多相关文章： 花键 冷敲成形 有限元建模 成形规律 工艺参数

【摘要】：花键冷敲精密成形技术作为一种新型的无切削加工技术，利用具有特定齿形的滚打轮对工件进行高速敲击和挤压，使工件表层金属产生局部塑性变形后实现花键整体成形。与传统的花键加工方法相比，该工艺具有生产率高、节能节材、成形零件精度高和机械性能好等优点，是目前加工高精度、高强度、高性能花键轴类零件的先进制造技术，被广泛应用于汽车、航空航天、船舶制造、国防工业等众多工业领域，具有广阔的发展前景。 本文通过对花键冷敲成形原理及特点的研究，，分析了应变率效应、惯性效应、应力波传播效应以及绝热效应对花键冷敲成形的影响。研究并确定了适用于花键冷敲成形的动态屈服准则和动态本构关系。计算了花键齿槽形成条件以及采用间歇分度时工件的旋转速度，为数值模拟研究以及实际生产提供了理论依据。 根据花键冷敲工艺的成形特点以及影响因素，采用ABAQUS软件，利用动态显式有限元法，通过对几何模型简化、材料模型建立、滚打轮和工件运动控制、接触边界条件定义、场输出设定、网格划分等关键问题的解决，建立了渐开线花键间歇分度冷敲成形完整过程的三维有限元模型。通过数值模拟，揭示了花键冷敲成形过程中应力、应变的分布与变化规律以及滚打力、能量的变化规律，并从能量的角度验证了所建立模型的可靠性，研究结果为进一步研究花键冷敲成形的变形机制打下了基础。基于可靠的有限元模型，通过大量的数值模拟，系统地研究了滚打轮旋转速度、工件轴向进给速度以及摩擦系数对花键冷敲成形过程中滚打力大小、应变分布以及金属轴向流动的影响规律，研究结果为花键冷敲成形在实际生产中工艺参数的选取和优化提供了指导。
【关键词】：花键 冷敲成形 有限元建模 成形规律 工艺参数
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH131.4;TH16
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 主要研究内容及技术路线16-19
• 1.3.1 主要研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17-19
• 第二章 花键冷敲精密成形基础理论研究19-29
• 2.1 花键冷敲精密成形原理19
• 2.2 花键冷敲精密成形的特点19-23
• 2.2.1 惯性效应20
• 2.2.2 应变率效应20-21
• 2.2.3 绝热效应21-22
• 2.2.4 应力波传播效应22-23
• 2.3 花键冷敲精密成形中材料的动态屈服准则23-24
• 2.4 花键冷敲精密成形中材料的动态本构关系24-25
• 2.5 花键齿槽形成条件与工件间歇旋转速度计算25-27
• 2.6 小结27-29
• 第三章 花键冷敲精密成形三维有限元建模29-41
• 3.1 动态显式有限元基本理论29-32
• 3.1.1 显式时间积分29-30
• 3.1.2 显式方法的条件稳定性30-31
• 3.1.3 能量平衡31-32
• 3.2 模拟流程32-33
• 3.3 花键冷敲精密成形有限元模型33-40
• 3.3.1 几何模型33-35
• 3.3.2 材料模型35-36
• 3.3.3 分析步36-37
• 3.3.4 接触与摩擦定义37
• 3.3.5 约束和载荷定义37-38
• 3.3.6 网格划分38-39
• 3.3.7 模型特点39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 花键冷敲精密成形过程数值模拟分析41-53
• 4.1 冷敲成形模拟条件41-42
• 4.2 模拟结果与分析42-51
• 4.2.1 应力的分布与演变规律42-43
• 4.2.2 应变的分布与演变规律43-47
• 4.2.3 滚打力的演变规律47-49
• 4.2.4 能量的演变规律49-51
• 4.3 本章小结51-53
• 第五章 工艺参数对花键冷敲精密成形过程的影响53-69
• 5.1 评定指标53-54
• 5.2 滚打轮旋转速度对花键冷敲精密成形过程的影响54-58
• 5.2.1 对滚打力的影响规律55-56
• 5.2.2 对应变的影响规律56-58
• 5.2.3 对金属轴向流动的影响规律58
• 5.3 工件进给速度对花键冷敲精密成形过程的影响58-64
• 5.3.1 对滚打力的影响规律59-60
• 5.3.2 对应变的影响规律60-63
• 5.3.3 对金属轴向流动的影响规律63-64
• 5.4 摩擦系数对花键冷敲精密成形过程的影响64-68
• 5.4.1 对滚打力的影响规律64-65
• 5.4.2 对应变的影响规律65-67
• 5.4.3 对金属轴向流动的影响规律67-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读学位期间参与的工程项目及发表的学术论文77-78

【参考文献】

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本文编号：704467