發(fā)布時間：2020-07-15 02:42

【摘要】： 花鍵是一種常用的機械傳動零件,而花鍵的冷滾打成形是一種無屑加工方式,它通過一對高速旋轉的滾打輪對工件進行強力沖擊,使工件材料發(fā)生塑性變形而形成花鍵齒。與傳統(tǒng)的加工工藝相比,該工藝不僅生產效率高、鋼材消耗少,且因加工硬化等特點,能顯著改善花鍵的表面硬度和表面質量,使其承載能力、使用壽命大為提高。雖然已有一些研究者對這種綠色制造技術在成形機理、成形力、機床設計和滾打輪修形等方面展開了研究,但對工件材料的動態(tài)力學性能及不同冷滾打加工速度下工件的應力、應變的變化規(guī)律卻鮮有涉及,而這些因素都影響到冷滾打花鍵的加工效率、滾輪使用壽命等問題。 本文以塑性力學為基礎,借助于動態(tài)沖擊實驗、顯式有限元分析軟件等,確定了適于40Cr材料的Cowper-Symonds動態(tài)本構模型,通過霍普金森壓桿實驗系統(tǒng)(SHPB)研究了該材料的動態(tài)性能,并確定了其動態(tài)本構模型的參數;在此基礎上,采用有限元軟件LS-DYNA對不同滾打速度下的花鍵成形過程進行了仿真,根據應力、應變的變化情況討論了不同的冷滾打速度對花鍵成形的影響;在考慮了應力、應變變化規(guī)律及工件材料的動態(tài)特性后,確定了合適的花鍵冷滾打速度并進行了冷滾打實驗加工;通過選取試樣進行實驗研究,對花鍵齒纖維組織和齒底殘余應力等進行了觀察和檢測,分析了冷滾打花鍵的力學性能;通過測量花鍵表層硬度分布及表面粗糙度,研究了花鍵的機械性能。最終揭示了冷滾打成形提高花鍵齒面性能的機理,所得研究結果為花鍵冷滾打成形工藝設計和實際生產提供了重要的參考價值。
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH131.4
【圖文】：

還可用于嚙合齒輪銑削后的表面精整[15]。工技術做了簡單的介紹�？梢�，花鍵的加工術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工。工藝簡介形方法是一種連續(xù)的局部成形法，其利用金力的特點，用一對與花鍵齒形一致的滾打輪性變形而形成齒形的工藝過程[12]，其工作原分度制。一對滾打輪安裝在滾打輪中心軸(滾件軸線與滾打輪軸線相互垂直。在滾打時，互侵蝕，在滾打輪的作用下軸坯外圓部分金此同時，滾打輪在摩擦力作用下可繞其自身運動。滾打輪繞中心軸每旋轉一周，滾打工全長上均勻形成齒槽。

其整個工作流程可以用圖2-1 描述。圖 2-1 冷滾打花鍵仿真流程圖Fig.2-1 Flow process chart of involute spline simulation（1）工藝參數分析階段。經過分析零件工藝規(guī)程，得到花鍵軸的基本參數和冷滾打加工工藝參數，其中前者包括軸坯直徑 D、花鍵齒數 Z、模數 m、壓力角α等；后者主要是指滾打輪外形參數、繞公轉軸轉動速度ω 及工件軸向進給速度v等；并分析滾打輪和工件之間的位置關系。由此可以為前處理階段的有限元模型建立提供依據。（2）前處理階段。按照上述參數，首先在 ANSYS/LS-DYNA 軟件中建立花鍵冷滾打幾何模型，經選擇合適單元類型及材料參數后，對模型并進行網格劃分；之后，根據實際加工條件對有限元模型進行約束、加載，并設定求解時間、能量等參數；最后形成 LS-DYNA 求解時所需要的 k 文件。（3）求解器計算階段。使用 LS-DYNA 971 求解器對花鍵冷滾打成形過程進行求解。19

411, 2,3 1, 2, ,8ik k ij jkjf a h i k== ∑ Γ = =（ijh 為沙漏模態(tài)的模，其算式為kij jkih = ∑ xΓ（于沙漏模態(tài)與實際變形的其他基矢量正交，沙漏模態(tài)在運算中不斷漏粘性阻尼力做的功在總能量中可以忽略，沙漏粘性阻尼的計算比機時極少。）罰函數法稱罰函數法是 LS-DYNA 在處理接觸問題時的缺省算法。如圖 2-2為：在每一時間步長先檢查各從節(jié)點是否穿透主界面，沒有穿透則做任何處理。如果穿透，則在該從節(jié)點與從表面間引入一個較大的大小于穿透深度、接觸剛度成正比，稱為罰函數值。其物理意義相置一系列法向彈簧，限制穿透。

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 劉紅梅;螺紋冷滾壓成形數值模擬軟件系統(tǒng)開發(fā)[D];太原科技大學;2011年

本文編號：2755854