高速精密冷滾打成形技術(shù)研究.pdf

1、高速精密冷滾打成形技術(shù)是利用金屬塑性成形的特點(diǎn)，采用高速旋轉(zhuǎn)的滾打輪塒毛坯進(jìn)行滾壓和打擊強(qiáng)迫金屬流動(dòng)，形成零件廓形的一種凈成形加工方法。漸開(kāi)線花鍵冷滾打技術(shù)是一種無(wú)屑復(fù)雜塑性成形技術(shù)，其基本原理是在滾打輪和花鍵軸運(yùn)動(dòng)關(guān)系中，滾打輪以連續(xù)、高速的方式單點(diǎn)擊打花鍵軸，使花鍵軸局部塑性變形形成漸開(kāi)線花鍵。本文針對(duì)漸開(kāi)線花鍵的冷滾打成形過(guò)程進(jìn)行研究，以形成高速精密冷滾打成形的共性關(guān)鍵技術(shù)，從而形成一種無(wú)切屑、高效率、高質(zhì)量的綠色制造技術(shù)。

2、 本文以理論分析與試驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合的方法，在深入分析漸開(kāi)線花鍵冷滾打技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)上，對(duì)漸開(kāi)線花鍵冷滾打過(guò)程進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了漸開(kāi)線花鍵冷滾打運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及數(shù)學(xué)模型、漸開(kāi)線花鍵冷滾打過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其應(yīng)力波；揭示了漸開(kāi)線花鍵冷滾打過(guò)程中的金屬流動(dòng)規(guī)律和變形機(jī)理；在分析滾打輪的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了滾打輪CAD系統(tǒng)和滾打輪磨削仿真系統(tǒng)；對(duì)研究成果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。 分析了漸開(kāi)線花鍵冷滾打的原理及運(yùn)動(dòng)關(guān)系，得出連續(xù)分度冷滾

3、打花鍵時(shí)，滾打輪與工件之間的傳動(dòng)關(guān)系式；提出了滾打輪安裝角調(diào)整方法及關(guān)系方程，建立了安裝角的計(jì)算模型，解決了花鍵連續(xù)分度冷滾打過(guò)程中不可避免的干涉現(xiàn)象，并討論了安裝角對(duì)花鍵精度的影響規(guī)律，從而給出了一種安裝角優(yōu)化選取方法。 建立了漸開(kāi)線花鍵連續(xù)冷滾打的系統(tǒng)坐標(biāo)系；基于空間嚙合原理，構(gòu)造了連續(xù)分度冷滾打運(yùn)動(dòng)模型，提出了一種冷滾打漸開(kāi)線花鍵齒廓誤差的計(jì)算方法，并分別從運(yùn)動(dòng)關(guān)系、嚙合原理、齒廓成形運(yùn)動(dòng)、嚙合函數(shù)等方面對(duì)花鍵的成形原理進(jìn)

4、行了分析，揭示了漸開(kāi)線花鍵冷滾打成形方法為范成法的本質(zhì)。以此為基礎(chǔ)，建立了滾打輪設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。 建立了漸開(kāi)線花鍵冷滾打運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)三維實(shí)體模型，以應(yīng)力波理論為基礎(chǔ)，建立了花鍵冷滾打的應(yīng)力波模型及花鍵冷滾打成形中應(yīng)力波的傳遞規(guī)律，獲得了應(yīng)力波的波速，并通過(guò)仿真驗(yàn)證，揭示了應(yīng)力波對(duì)花鍵冷滾打成形的影響機(jī)理；根據(jù)彈塑性線性強(qiáng)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論，建立了彈塑性線性強(qiáng)化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，利用該模型對(duì)漸開(kāi)線花鍵冷滾打過(guò)程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分

5、析，分析了不同冷滾打速度和不同應(yīng)變率條件下應(yīng)力響應(yīng)變化情況和變形情況。 建立了花鍵冷滾打大變形動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型；通過(guò)有限元方法，對(duì)花鍵成形過(guò)程、不同時(shí)刻的應(yīng)力分布、應(yīng)力隨時(shí)間的變化過(guò)程、不同時(shí)刻的應(yīng)變分布、塑性應(yīng)變隨時(shí)間的變化過(guò)程、齒形誤差、成形尺寸、彈性變形及摩擦對(duì)花鍵冷滾打成形的影響等的分析，給出了花鍵冷滾打過(guò)程的金屬流動(dòng)最小阻力定律；揭示了漸開(kāi)線花鍵冷滾打成形的機(jī)理，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了分析模型和方法的正確性。研究了滾打輪設(shè)計(jì)和制造

6、技術(shù)；分析了滾打輪設(shè)計(jì)原則、滾打輪數(shù)學(xué)模型彈性修正滾打輪材料優(yōu)化、滾打輪的熱處處理技術(shù)，給出了滾打輪CAD算法及磨削仿真算法，構(gòu)建了漸開(kāi)線花鍵滾打輪CAD系統(tǒng)的總體框架，開(kāi)發(fā)了漸開(kāi)線花鍵滾打輪CAD系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了滾打輪設(shè)計(jì)的參數(shù)化；建立了磨削滾打輪的砂輪廓形和砂輪廓形圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，開(kāi)發(fā)了漸開(kāi)線花鍵滾打輪磨削仿真系統(tǒng)，解決了漸開(kāi)線花鍵滾打輪磨削時(shí)因其廓形復(fù)雜、精度要求高等因素難于磨削的難題。應(yīng)用結(jié)果表明滾打輪的設(shè)計(jì)及制造方法是正確的。