內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓成形技術(shù)研究.pdf

1、目前伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，螺紋聯(lián)接類(lèi)零件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、儀器儀表制造、船舶及航空航天工業(yè)中，且越來(lái)越多的應(yīng)用于高速度、大載荷及動(dòng)載荷等情況下。因此，對(duì)螺紋聯(lián)接類(lèi)零件的強(qiáng)度、硬度、精度及表面質(zhì)量提出了更高的要求。內(nèi)螺紋冷擠壓加工利用了金屬的塑性變形理論，確保了成形后的內(nèi)螺紋牙形表層金屬組織纖維的連續(xù)性，從而可以充分滿(mǎn)足對(duì)螺紋聯(lián)接類(lèi)零件的更高要求。但內(nèi)螺紋冷擠壓加工仍然存在擠壓溫度和擠壓扭矩高、冷卻潤(rùn)滑液不易進(jìn)入擠壓區(qū)和擠壓絲錐

2、易磨損及折斷等問(wèn)題。本文針對(duì)現(xiàn)有內(nèi)螺紋冷擠壓加工中普遍存在的問(wèn)題，通過(guò)將振動(dòng)加工技術(shù)引入到內(nèi)螺紋冷擠壓加工中，以達(dá)到改善現(xiàn)有擠壓區(qū)惡劣擠壓環(huán)境的目的。本文完成的主要工作和取得的成果如下：
　　（1）結(jié)合現(xiàn)有的傳統(tǒng)內(nèi)螺紋冷擠壓加工原理和振動(dòng)加工原理建立了內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓加工原理。通過(guò)該原理分析了低頻振動(dòng)冷擠壓可以有效減小擠壓絲錐同工件底孔材料之間的摩擦的原因。由于傳統(tǒng)內(nèi)螺紋冷擠壓加工過(guò)程中擠壓絲錐對(duì)工件底孔材料產(chǎn)生的高擠壓力作用

3、，使得冷卻潤(rùn)滑液大部分被擠出擠壓區(qū)，從而造成擠壓絲錐同工件底孔材料之間的摩擦成為干摩擦。這大大增加了擠壓絲錐的磨損，同時(shí)帶來(lái)了擠壓溫度和擠壓扭矩的增大，并且使擠壓絲錐極易折斷。而內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓由于擠壓絲錐的有規(guī)律的振動(dòng)，使得擠壓絲錐不是一直處于同工件底孔材料的接觸狀態(tài)，因此使得被封存在擠壓絲錐棱齒間凹槽處的冷卻潤(rùn)滑液重新回到擠壓區(qū)，形成邊界潤(rùn)滑膜。將干摩擦變?yōu)榱诉吔缒Σ?，從而大大減小了擠壓絲錐的磨損，進(jìn)而減小了擠壓溫度和擠壓扭矩，

4、提高擠壓絲錐的使用壽命。
　　（2）根據(jù)內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓加工原理和現(xiàn)有內(nèi)螺紋冷擠壓加工環(huán)境，確定了振動(dòng)加工裝置施加振動(dòng)的方式和所施加振動(dòng)頻率的范圍。設(shè)計(jì)內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓振動(dòng)加工裝置，保證振動(dòng)源處產(chǎn)生的振動(dòng)能有效地、穩(wěn)定地傳遞到擠壓絲錐上，從而實(shí)現(xiàn)擠壓絲錐沿其主擠壓方向上的低頻振動(dòng)冷擠壓加工。
　　（3）對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓振動(dòng)加工裝置進(jìn)行模態(tài)分析并進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。由所提取的前12階模態(tài)的振型可知，該振動(dòng)加工裝置

5、的振動(dòng)變形主要為振動(dòng)加工裝置整體的振動(dòng)變形和振動(dòng)板的振動(dòng)變形兩類(lèi)。因此，可以通過(guò)在底座增設(shè)加強(qiáng)筋和增大底座壁厚來(lái)達(dá)到增加該振動(dòng)加工裝置整體剛度的目的。
　　（4）對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓振動(dòng)加工裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析。通過(guò)對(duì)該裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析可以得到不同激振參數(shù)下對(duì)振動(dòng)板位移和振動(dòng)桿角位移的變化規(guī)律，從而可以指導(dǎo)內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓試驗(yàn)。
　?。?）充分利用LabVIEW軟件和MATLAB軟件各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)混合設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了

6、一個(gè)信號(hào)分析軟件，并且該軟件最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，可以十分方便的完成信號(hào)的分析處理。
　?。?）通過(guò)內(nèi)螺紋低頻振動(dòng)冷擠壓試驗(yàn)在三種振動(dòng)工藝參數(shù)條件下分別對(duì)內(nèi)螺紋冷擠壓的影響可知：隨著激振頻率的不斷增大，擠壓絲錐棱齒同工件底孔材料在單位時(shí)間內(nèi)的摩擦次數(shù)也在不斷增多，使得擠壓扭矩也不斷增大；隨著激振力的不斷增大，擠壓扭矩呈現(xiàn)為先減小后增大的趨勢(shì)；隨著激振力臂的不斷增大，擠壓扭矩總體呈不斷增大的趨勢(shì)；在其它工藝參數(shù)相同條件下，低頻振動(dòng)冷