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，采用高速旋轉(zhuǎn)的滾打輪塒毛坯進行滾壓和打擊強迫金屬流動，形成零件廓形的一種凈成形加工方法。漸開線花鍵冷滾打技術(shù)是一種無屑復(fù)雜塑性成形技術(shù)，其基本原理是在滾打輪和花鍵軸運動關(guān)系中，滾打輪以連續(xù)、高速的方式單點擊打花鍵軸，使花鍵軸局部塑性變形形成漸開線花鍵。本文針對漸開線花鍵的冷滾打成形過程進行研究，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技術(shù)相結(jié)合的方法，在深入分析漸開線花鍵冷滾打技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)上，對漸開線花鍵冷滾打過程進行了分析，重點研究了漸開線花鍵冷滾打運動系統(tǒng)及數(shù)學(xué)模型、漸開線花鍵冷滾打過程的動態(tài)響應(yīng)及其應(yīng)力波；揭示了漸開線花鍵冷滾打過程中的金屬流動規(guī)律和變形機理；在分析滾打輪的設(shè)計和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了滾打輪CAD系統(tǒng)和滾打輪磨削仿真系統(tǒng)；對研究成果進行了試驗驗證。 分析了漸開線花鍵冷滾打的原理及運動關(guān)系，得出連續(xù)分度冷滾

3、打花鍵時，滾打輪與工件之間的傳動關(guān)系式；提出了滾打輪安裝角調(diào)整方法及關(guān)系方程，建立了安裝角的計算模型，解決了花鍵連續(xù)分度冷滾打過程中不可避免的干涉現(xiàn)象，并討論了安裝角對花鍵精度的影響規(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)分度冷滾打運動模型，提出了一種冷滾打漸開線花鍵齒廓誤差的計算方法，并分別從運動關(guān)系、嚙合原理、齒廓成形運動、嚙合函數(shù)等方面對花鍵的成形原理進

4、行了分析，揭示了漸開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)計的數(shù)學(xué)模型。 建立了漸開線花鍵冷滾打運動系統(tǒng)三維實體模型，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，并通過仿真驗證，揭示了應(yīng)力波對花鍵冷滾打成形的影響機理；根據(jù)彈塑性線性強化系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)理論，建立了彈塑性線性強化系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，利用該模型對漸開線花鍵冷滾打過程的動態(tài)響應(yīng)進行了分

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態(tài)本構(gòu)模型；通過有限元方法，對花鍵成形過程、不同時刻的應(yīng)力分布、應(yīng)力隨時間的變化過程、不同時刻的應(yīng)變分布、塑性應(yīng)變隨時間的變化過程、齒形誤差、成形尺寸、彈性變形及摩擦對花鍵冷滾打成形的影響等的分析，給出了花鍵冷滾打過程的金屬流動最小阻力定律；揭示了漸開線花鍵冷滾打成形的機理，試驗結(jié)果驗證了分析模型和方法的正確性。研究了滾打輪設(shè)計和制造

6、技術(shù)；分析了滾打輪設(shè)計原則、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)建了漸開線花鍵滾打輪CAD系統(tǒng)的總體框架，開發(fā)了漸開線花鍵滾打輪CAD系統(tǒng)，實現(xiàn)了滾打輪設(shè)計的參數(shù)化；建立了磨削滾打輪的砂輪廓形和砂輪廓形圓心的運動軌跡方程，開發(fā)了漸開線花鍵滾打輪磨削仿真系統(tǒng)，解決了漸開線花鍵滾打輪磨削時因其廓形復(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)計及制造方法是正確的。