冷滚打花键表层加工硬化模型建立

基于20钢材料的冷滚打花键样本进行了显微硬度试验,研究了冷滚打工艺参数与冷滚打花键表层硬度、硬化层深度、加工硬化程度的关系,建立了冷滚打花键表层加工硬化的回归模型并验证了该模型的可靠性。研究结果表明冷滚打花键表层硬度、硬化层深度、加工硬化程度皆随冷滚打转速的增加而降低,随进给量的增加而增加,且进给量对3个指标的影响大于转速对其的影响;所建立的冷滚打花键硬度峰值与加工硬化程度双因素回归模型的最大相对误差分别为1.20%和4.03%,冷滚打花键表层硬度3因素回归模型的最大相对误差为6.13%,所建立模型可以进行不同工艺参数的冷滚打花键加工硬化指标的预测及优化。该模型的建立旨在优化冷滚打工艺参数,控制冷滚打花键表层硬度,提高花键表层性能。     

20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能优化

为了实现对20钢花键冷滚打成形表层物理力学性能的合理控制,以冷滚打转速、进给量和滚打轮圆角半径为试验参数,进行了冷滚打成形正交试验,分别测量花键分度圆处的表层加工硬化程度和残余应力,采用田口理论信噪比权衡各加工参数对花键表层物理力学性能的影响程度;运用熵权理论与田口过程能力指数设置各评价指标的权重,建立花键表层物理力学性能的改进田口过程能力指数优化模型,使用广义简约梯度法对模型进行优化,将得到的最优加工工艺参数组合通过冷滚打成形试验进行验证,并对其表层微观组织形貌进行观察和分析。结果表明:进给量对冷滚打花键表层物理力学性能影响程度最大,滚打轮圆角半径次之,冷滚打转速最小;花键表层物理力学性能最优加工参数组合为冷滚打转速1581 r·mm-1,进给量42 mm·min-1,滚打轮圆角半径2 mm;所对应的花键表层物理力学性能最优值为:表层加工硬化程度148. 92%,表层残余应力-85. 83 MPa。     

冷滚打花键表层性能熵权-灰色理论优化研究

为提高花键冷滚打成形表面性能,研究冷滚打加工参数对表层性能的影响程度,筛选影响冷滚打花键表层性能最优的冷滚打工艺参数,以渐开线花键为研究对象,以冷滚打转速和进给速度为主要工艺参数,将熵权理论与灰色理论相互结合,对花键齿面分度圆处的表面粗糙度、残余应力和硬化程度进行关联分析研究。结果表明:花键表面粗糙度和硬化程度随进给速度的增加而增大,随冷滚打转速的增加而减小;花键残余应力随进给速度的增加而减小,随冷滚打转速的增加而增大;进给速度对冷滚打花键表层性能影响较大;冷滚打花键表层性能最优的冷滚打工艺参数为冷滚打转速1428 r·min~(-1)和进给速度42 mm·min~(-1)。     

基于综合满意度函数的超声滚挤压加工参数优化

为提高轴承套圈表层性能，以42CrMo为研究对象，以表面粗糙度、残余应力及加工硬化程度为优化目标，以转速、进给速度、振幅和静压力为主要加工参数，进行了超声滚挤压正交试验。基于传统响应曲面函数，引入了熵权理论和满意度函数，构建了改进的响应曲面-满意度函数模型。通过降阶梯度法对模型进行优化得到最优加工参数组合，并与传统响应曲面优化结果进行金相组织对比分析。结果表明，改进的响应曲面-满意度函数的表层性能的综合满意度分别为0.75299、0.53618和0.74813,表明建立的模型稳健可靠。最优加工参数水平为转速355 r·min^-1,进给速度24 mm·min^-1,振幅24μm,静压力150 N。采用改进响应曲面-满意度函数优化参数加工的表面粗糙度降低、残余应力和硬度提高，表面晶粒细化程度较为明显，证明了优化结果的精确性。     

冷滚打花键表层性能组合权重理想点法多目标决策

为获得最优冷滚打花键表层性能(表面粗糙度、残余应力和表面硬化程度)加工参数组合,以渐开线花键为研究对象,基于冷滚打花键表层性能试验研究,将主观赋权层次分析法和客观赋权熵权法进行线性组合求取组合权重,构建组合权重理想点法,计算各试验次序对应的接近度,从而决策出冷滚打花键表层性能各指标最优加工参数组合。研究结果表明:组合法确定的冷滚打花键表层性能各指标重要程度依次是表面粗糙度残余应力硬化程度;在滚打轮转速为1428～2258 r·min~(-1),工件进给量为21～42 mm·min~(-1)的范围内,冷滚打花键表层性能最优的加工参数组合为滚打轮转速1428 r·min~(-1),工件进给量42 mm·min~(-1)。得到的最优加工参数组合能够提高冷滚打花键表层性能。     

高速冷滚打成形硬化程度预测模型建立

为提高冷滚打成形工件的表面质量,改进冷滚打成形工艺,以渐开线花键为研究对象,进行了高速冷滚打成形工件的显微硬度试验,并对实验得到的数据进行了数理统计分析,根据冷滚打加工参数对工件齿廓不同位置表面硬化程度的影响关系,采用曲面响应法建立了成形花键齿廓不同位置表面硬化程度随滚打轮转速和工件进给量变化的多元回归模型,并对模型进行了显著性检验及方差分析,通过试验数据与预测模型的对比分析,证明了该模型在滚打条件相近的情况下,能够对齿廓不用位置的表面硬化程度起到精确的经验预测作用。     

冷滚打花键表面粗糙度加工参数敏感性研究

为获得给定范围的冷滚打花键表面粗糙度加工参数的最优区间,以渐开线花键为研究对象,开展冷滚打花键表面粗糙度试验。构建冷滚打花键表面粗糙度指数函数经验模型,分析冷滚打花键表面粗糙度对加工参数的灵敏度,确定冷滚打花键加工参数的稳定和非稳定域,研究冷滚打花键表面粗糙度试验结果,对确定的稳定与非稳定域进行优选。研究结果表明:表面粗糙度对滚打轮转速的变化最敏感,对工件进给量的变化敏感较弱;滚打轮转速的优选范围为2032～2258 r·min~(-1),工件进给速率的优选范围为21～35 mm·min~(-1)。研究成果为控制冷滚打花键表面粗糙度提供了理论基础和试验依据。     

高速冷滚打成形花键表面加工硬化试验

以渐开线花键为研究对象,进行了高速冷滚打成形工件的显微硬度和扫描电镜试验,分析了同一工艺参数下花键不同位置表层硬度随深度的变化趋势,花键的表面硬化程度和微观组织随不同工艺参数的变化规律。试验结果表明:同一工艺参数下,齿顶、分度圆和齿根的表层硬度均随着与齿面距离的增大总体趋于减小,基体硬度为238.5 HV,花键表面形成明显的加工硬化层,齿顶处表面硬度值最小,且硬化层最浅;齿根部分表面硬度略低于分度圆处的表面硬度,硬化层达到1.5 mm;成形花键的表面加工硬化程度,在同一转速下,随着进给量的增大而上升,在同一进给量下,随着转速的增大而下降。     

冷滚打成形表层残余应力模型建立

为提高冷滚打成形工件的表面性能,实现对冷滚打成形过程中残余应力的控制,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法测量冷滚打成形花键齿廓不同位置的残余应力,依据实验结果采用响应曲面法建立冷滚打成形花键齿廓齿根处、分度圆处和齿顶处的残余压应力峰值和残余压应力层深与冷滚打成形参数的关系模型,对比分析了实验结果与模型的预测结果。研究表明所建立的残余压应力峰值模型的最大预测误差为3.3%,残余压应力层深模型的最大预测误差为6.1%,预测结果具有较高的可信度,可以进行不同冷滚打成形参数的齿廓空间残余应力和残余压应力层深度的预测。     

冷滚打花键表面粗糙度神经网络预测模型建立

为降低冷滚打花键表面粗糙度,获得冷滚打加工最优参数组合,以滚打轮公转转速和工件进给量两个影响表面粗糙度的主要因素作为变量,设计了冷滚打花键及测量实验方案,采用白光共聚干涉显微镜测量冷滚打花键分度圆处表面粗糙度,依据实验数据通过试凑法建立了冷滚打花键表面粗糙度BP神经网络预测模型,最终确定的神经网络结构为2-6-2-1,对预测值与训练样本值及测试样本值进行了对比分析,结果表明:预测值与训练样本最大误差6.5%,与测试样本最大误差7.9%,预测值与训练样本之间的相关系数为0.996,与测试样本之间的相关系数为0.973,进一步说明了神经网络预测模型的有效性和精确性。     

基于交互作用的超声滚挤压轴承套圈加工参数优化北大核心CSCD

以42CrMo钢为研究对象进行超声滚挤压正交试验,实现加工参数的优化控制。利用基于熵权理论建立的加工参数与表层性能之间的隶属函数评价关系,分析了加工参数对表层性能的显著性;根据交互作用最大隶属度原则,分析了加工参数间的交互作用,得出最优加工参数组合,并通过建立指数回归模型进行验证。结果表明:加工参数对表层性能的影响程度依次为:进给速度>静压力>振幅>转速;进给速度与静压力之间的交互作用的影响最大,进给速度与振幅、振幅与静压力次之,转速与进给速度、振幅、静压力的影响最小;最优加工参数为转速为550 r·min^(-1)、进给速度为55 mm·min^(-1)、振幅为5μm、静压力为480 N,对比验证误差均控制在5%以下,实现了表层性能的全局最优。     

基于模拟退火的超声滚挤压工艺参数多目标优化

为了提高经过超声滚挤压处理后的金属材料表层性能,延长其使用寿命,以42CrMo为研究对象,基于4因素5水平正交试验,采用响应曲面法分别建立表面粗糙度、 表层残余应力和加工硬化程度的预测模型.为获取42CrMo较优的表层性能,运用模拟退火算法对工艺参数进行多目标优化,并对优化模型进行试验验证.结果表明:迭代次数为3000...     

数控花键冷敲机滚打轮最小轴径的优化设计及验证

针对冷敲花键成形中滚打轮敲击工件时承受瞬间冲击力建立滚打轮的挠度方程,为求得滚打轮的轴径大小,建立了滚打轮轴径质量最小的数学模型,采用外点惩罚函数法求解模型,得出滚打轮轴的最小半径,依据此优化后的结果建立几何模型并用Anasys Workbench静力分析来进行辅助验证,结果满足设计要求。     

弹性磨具磨抛M300曲面多目标磨削参数研究

目的通过M300模具钢曲面磨抛加工实验研究,解决传统抛光工艺效率低下等问题。方法采用弹性球头磨具对M300钢进行了曲面抛光加工,设计单因素实验和正交实验,研究主轴转速、磨具粒度、进给速度、切削深度等主要工艺参数对表面粗糙度与材料去除率的作用。使用Hilbert路径走刀方式进行加工,可均匀遍历整个待抛曲面,利用五轴加工中心作为试验平台,电子分析天平、三维表面形貌仪作为检测仪器,得到优化的工艺参数和优选区间。结果在9组选取的磨抛参数中,能够获得较为理想的表面粗糙度(0.078μm),材料去除率和磨耗比分别为2.152 mm3/min、0.07。对表面粗糙度影响较大的因素为切深,对材料去除率影响较大的因素为切深和进给速度。对于多目标优化,切深、主轴转速、进给速度、磨具粒度的影响程度逐次降低。优化后的工艺参数组合为:球头磨具320#,主轴转速4500 r/min,切深0.4 mm,进给速度80mm/s。结论采用弹性球头磨具磨抛可提高M300模具钢的材料去除率,改进加工表面质量,进而提高加工效率。     

42CrMo钢超声滚挤压表面硬度有限元分析及参数优化

为了提高42CrMo钢零件的耐腐蚀性和抗疲劳性，基于ABAQUS建立了超声滚挤压有限元仿真模型，通过单因素试验和响应曲面法，分析了工艺参数对42CrMo钢表面硬度的作用规律和影响程度，同时对所建立的二阶响应曲面模型进行了显著性检验和工艺参数优化。结果表明，42CrMo钢的表面硬度随转速和进给速度的提高呈现先增加后下降的趋势，随着振幅和静压力的增大而增大。由响应曲面分析可知，振幅对表面硬度的影响最大，优化得到最优工艺参数组合为：转速为418 r·min^-1、进给速度为15 mm·min^-1、振幅为25μm、静压力为600 N。对优化结果进行超声滚挤压试验，将仿真优化结果和试验结果进行对比，误差在5%以内，验证了超声滚挤压仿真模拟对42CrMo钢的表面硬度进行预测的可行性。     

航空导管接头旋压连接装置逆向建模及工艺参数优化

针对无扩口型钛合金航空导管接头的旋压连接,采用逆向技术对旋压连接装置进行建模。基于Deform-3D有限元软件,建立航空导管连接接头旋压连接的有限元模型。基于有限元分析,采用响应曲面法,以主要工艺参数为变量,以填充率为优化目标,建立完全二阶响应曲面函数模型。通过对响应曲面函数模型的寻优求解,获得合理的工艺参数组合为：芯轴自转速度为2.68 r·s^-1、芯轴轴向进给速度为0.11 mm·s^-1,模型预测的填充率为93.3%。采用优化参数数值模拟的填充率为93.1%,与模型预测值的相对误差为0.21%;试验制件的填充率为92.8%,与模型预测值的相对误差为0.54%,同时亦对试验制件的主要性能进行了检测。结果表明,构建的响应曲面函数模型具有良好的精度,采用优化参数后,导管内壁变形均匀,管套凹槽填充效果良好,导管连接接头性能优良。     

基于RSM的电铸自支撑金刚石-镍复合膜参数优化

目的为提高电铸自支撑金刚石-镍复合膜的生产品质,研究一种改进的响应曲面模型,对电铸工艺的多响应参数进行优化选择。方法以电铸自支撑金刚石-镍复合膜沉积工艺参数为研究对象。在逐步回归的基础上,利用响应曲面法构建因子与响应间回归模型,通过试验设计的分析方法解释、分析、检验模型的优劣。以响应预测能力指数为权重,加权得到综合回归模型,将多响应参数优化转换为单响应参数优化,使参数优化结果优先优化预测能力强的响应,改善工艺参数整体优化效果。最后,以综合回归模型为目标函数,利用有约束最小化函数法在区间范围内搜索最优参数组合,并给出参数改进的方向。结果利用有约束最小化函数法搜索得到的最优参数组合为:金刚石含量16 g/L、阴极电流密度0.6 A/dm2、沉积时间1.5 h。通过试验设计的分析方法给出参数进一步改进的方向:在金刚石含量大于16 g/L、阴极电流密度小于0.6A/dm2、沉积时间小于1.5 h的区域内增加试验设计,以得到更优参数组合。结论将质量工具、质量改进方法及统计分析方法等运用到材料制备工艺中,能够提高最优工艺参数选择的有效性,减少试验设计的盲目性,以及达到参数全局最优的可能性。     

基于MOABC算法的超声滚挤压轴承套圈工艺参数优化

为找到超声滚挤压轴承套圈时加工参数的优化控制范围，通过设计正交试验，分析了加工参数对轴承套圈各表层性能的影响规律。建立了指数回归和二阶响应回归方程的预测模型，并验证了其准确性。通过MOABC算法对预测模型进行优化，得到最优的加工参数域及表层性能参数域。结果表明，加工参数对表面粗糙度的影响为转速>静压力>进给速度>振幅；对残余压应力影响的显著性为振幅>转速>静压力>进给速度；对硬度影响的显著性为振幅>静压力>进给速度>转速。通过试验值与预测值的对比，指数回归预测模型的误差均小于二阶响应回归。最后得到最优加工参数域：转速[280,350] r·min^-1、进给速度[14,20] mm·min^-1、振幅[20,25]μm、静压力[470,600] N;最优表层性能参数域：表面粗糙度[0.486,0.548]μm、残余压应力[910,1025] MPa、硬度[711,717] HV。     

基于满意度函数的强力旋压壁厚偏差稳健设计优化

为提高强力旋压筒体成形质量的稳定性、得到整体尺寸精度更稳定的旋压筒体,在Simufact.forming有限元软件中进行强力旋压数值模拟,选择30Cr3高强度钢作为旋压材料,筛选优化工艺参数为减薄率、进给速率与轴向错距,并以旋压筒体壁厚偏差为优化目标。通过引入熵权理论对传统的双响应曲面进行改进,设计了一种更优的满意度函数对强力旋压筒体壁厚偏差进行稳健优化设计。应用GRG法对得到的满意度函数进行求解,得到壁厚稳定的强力旋压优化参数。结果表明:减薄率为57.8%、进给速率为1.232 mm·s^-1、轴向错距为3.57 mm时,得到的旋压筒体壁厚偏差均值为0.051 mm、标准差为0.0172 mm,得到的满意度函数值为0.8218,此时旋压筒体的壁厚更接近名义值,整体壁厚也更均匀。在对有限元仿真的试验验证中,其相对误差较小、可靠性表现良好,对旋压成形工艺有较大的指导意义。     

42CrMo钢超声滚挤压力学性能研究及参数优化

为提高42CrMo钢轴承套圈的力学性能,基于超声滚挤压加工过程中滚压头的运动学分析和改进的J-C本构模型,对不同参数下42CrMo钢轴承套圈的超声滚挤压加工过程进行了有限元数值模拟,建立了响应曲面预测模型及交互响应曲面图,并研究了不同参数对力学性能的影响规律。结果表明：残余压应力随着转速和进给速度的增大先增大后减小,与振幅和静压力为正比例关系;硬度与振幅和静压力为正比例关系,与进给速度为反比例关系,而随着转速的增大先增大后减小。使用自适应模拟退火算法对仿真预测模型进行优化,得到了最优加工参数解集为：转速为290～360 r·min^-1、进给速度为18～24 mm·min^-1、振幅为19～22μm、静压力为580～650 N,最优力学性能参数解集为：残余压应力为1002～1033 MPa、硬度为773～793 HV。最后通过实验验证了仿真模型以及优化结果的准确性。