精密軸承內(nèi)圈超聲滾擠壓加工表面微觀形貌研究.pdf

1、精密滾動(dòng)軸承是航空航天、高速運(yùn)輸和軍工裝備等高精尖領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，其套圈表層性能的提高可以最大程度地避免精密滾動(dòng)軸承因早期失效而引發(fā)機(jī)械故障，是其裝機(jī)裝備運(yùn)行性能和可靠性的關(guān)鍵；套圈表層性能是指表面微觀形貌和表面層物理力學(xué)性能等因素的綜合體現(xiàn)。超聲滾擠壓復(fù)合加工與傳統(tǒng)滾擠壓加工相比，具有滾壓摩擦力小、成形表面粗糙度值低等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以在套圈表層形成有益的殘余壓應(yīng)力。本文以精密軸承內(nèi)圈為研究對(duì)象，采用超聲滾擠壓加工技術(shù)，研究超聲滾

2、擠壓加工表面微觀形貌的形成機(jī)制，探討超聲滾擠壓加工參數(shù)對(duì)軸承套圈表面微觀形貌的影響規(guī)律。
　　基于金屬彈塑性變形理論，分析超聲滾擠壓過程中工具頭與精密軸承內(nèi)圈接觸之間的運(yùn)動(dòng)特征及相互作用關(guān)系，建立工具頭與精密軸承內(nèi)圈的接觸力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，研究工具頭與內(nèi)圈接觸過程中滾擠壓力、彈塑性小變形發(fā)生的力學(xué)本質(zhì)。
　　分析超聲滾擠壓加工表面微觀形貌成形原理，建立超聲滾擠壓加工表面微觀輪廓高度理論模型，運(yùn)用 MATLAB仿真軟件對(duì)不

3、同加工參數(shù)下超聲滾擠壓加工表面微觀形貌理論模型進(jìn)行分析，探討不同加工參數(shù)對(duì)軸承內(nèi)圈表面微觀形貌的影響規(guī)律；采用ABAQUS仿真軟件建立軸承內(nèi)圈超聲滾擠壓加工動(dòng)力學(xué)仿真模型，分析不同加工參數(shù)對(duì)內(nèi)圈表層金屬流動(dòng)及表面粗糙度的影響規(guī)律，揭示超聲滾擠壓加工表面微觀形貌的形成機(jī)制。
　　制訂不同加工參數(shù)下超聲滾擠壓試驗(yàn)方案，通過粗糙度測(cè)量儀對(duì)內(nèi)圈表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量，分析工件轉(zhuǎn)速、工具頭進(jìn)給速度以及預(yù)擠壓力三個(gè)加工參數(shù)對(duì)套圈表面粗糙度的影響規(guī)

4、律；通過與仿真結(jié)果的對(duì)比分析，揭示超聲滾擠壓加工表面微觀形貌的形成機(jī)理。運(yùn)用考慮超聲滾擠壓加工參數(shù)間交互作用的二階響應(yīng)曲面法建立超聲滾擠壓軸承內(nèi)圈表面粗糙度預(yù)測(cè)模型，優(yōu)化加工參數(shù)，確定最優(yōu)加工參數(shù)的組合方式。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲滾擠壓加工參數(shù)對(duì)零件表面粗糙度有顯著性的影響。預(yù)擠壓力在150N~300N范圍內(nèi)，零件表面粗糙度隨壓力的增大而減小，可達(dá)到Ra0.268；超過300N，表面粗糙度隨壓力的增大而呈增大趨勢(shì)。隨零件轉(zhuǎn)速和滾