【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(zhuǎn)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(chǎn)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(zhì)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(shù)在成形機理、成形力、機床設(shè)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(chǔ),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(gòu)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(gòu)模型的參數(shù);在此基礎(chǔ)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(jù)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?qū)嶒灱庸?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(jié)果為花鍵冷滾打成形工藝設(shè)計和實際生產(chǎn)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(shù)做了簡單的介紹。可見，花鍵的加工術(shù)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(zhuǎn)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(shù)分析階段。經(jīng)過分析零件工藝規(guī)程，得到花鍵軸的基本參數(shù)和冷滾打加工工藝參數(shù)，其中前者包括軸坯直徑 D、花鍵齒數(shù) Z、模數(shù) m、壓力角α等；后者主要是指滾打輪外形參數(shù)、繞公轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)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(guān)系。由此可以為前處理階段的有限元模型建立提供依據(jù)。（2）前處理階段。按照上述參數(shù)，首先在 ANSYS/LS-DYNA 軟件中建立花鍵冷滾打幾何模型，經(jīng)選擇合適單元類型及材料參數(shù)后，對模型并進行網(wǎng)格劃分；之后，根據(jù)實際加工條件對有限元模型進行約束、加載，并設(shè)定求解時間、能量等參數(shù)；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(shù)法稱罰函數(shù)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(shù)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(guān)碩士學位論文 前1條

1 劉紅梅;螺紋冷滾壓成形數(shù)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