冷滚打成形中滚打深度与回弹规律的仿真

为了有效地控制回弹对成形件精度的影响,针对变形量与回弹量之间的关系进行研究。依据冷滚打成形的基本原理,应用ABAQUS软件建立了有限元动态仿真模型,通过仿真获得了不同滚打深度下成形齿槽截面在切向、轴向和径向的变形规律与回弹量。由于动态仿真后工件内部的力处于不平衡状态,不能直接进行回弹求解,所以在动态仿真结果的基础上建立了静态仿真模型,通过静态分析获得了不同滚打深度成形齿槽截面各部分在切向、轴向和径向的回弹规律。在改装的实验设备上进行冷滚打成形实验,获得了工件廓形,并将其与相同工艺条件下的仿真结果进行比较,验证了仿真结果的正确性,为有效控制回弹对成形精度的影响提供了参考。     

冷滚打花键动力学分析与仿真

根据冷滚打花键的工艺特点和柔体动力学理论基础,建立柔体动力学数学模型;并依据有限元理论建立了冷滚打花键结构动力学模型;同时应用ADAMS和ANSYS进行动力学仿真.理论分析与仿真结果表明:花键毛坯在滚打过程中受到滚轮的滚打力由径向力FX、轴向力FY和FZ三个方向的分力合成.其中,径向力FX随滚打时间做近似于四边形的周期变化.同时得到了冷滚打加工中花键轴应变情况,精确找到加工中的辅助支撑点,可以大大提高冷滚打花键的加工精度.     

一种新型齿轮冷滚打工艺分析

提出了一种基于展成原理的齿轮冷滚打方法,并对其进行运动学分析,得到了滚打轮与齿坯之间的传动比关系。为了避免冷滚打过程中打轮与齿坯的干涉问题,给出了安装角的计算方法;根据塑性成形中的体积不变原则,对渐开线齿轮冷滚打加工时的毛坯直径进行计算。参照滚刀的设计方法,完成了打轮结构的初步设计,给出了打轮有效齿数的计算方法;进行了齿轮冷滚打试验,初步验证了该工艺的可行性。     

丝杠冷滚打变形力影响因素研究

为研究丝杠冷滚打成形过程中滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量与变形力之间的关系,在丝杠冷滚打成形原理的基础上建立了有限元仿真模型。通过仿真获得单次滚打以及多次滚打成形过程中,变形力随滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量的变化规律;设计了正交试验,研究打入量、滚打轴转速、滚打轮厚度及工件转速4个因素对变形力的影响规律。在自行设计的冷滚打成形丝杠设备上进行实验,测得变形力的变化趋势与仿真结果基本一致,验证了有限元仿真模型的正确性。     

冷滚打成形件表面鳞纹表征参数的解析及修正研究

为了有效的控制其对冷滚打成形件表面质量的影响,对鳞纹的表征参数进行研究。依据冷滚打成形的基本原理,分析了鳞纹产生的原因;对不同滚打方式下鳞纹高度和鳞纹间宽进行理论解析,获得了其与滚打轮公转速度和工件水平进给速度之间的关系表达式;由于理论解析过程中没有考虑应变速率、滚打轮自转等因素的影响,计算结果误差较大,应用ABAQUS软件进行冷滚打成形仿真,根据仿真结果对鳞纹高度的表达式进行修正,使其能够更加准确地反映出不同工艺状态下的鳞纹高度。在改装的实验设备上进行冷滚打成形实验,对工件表面产生的鳞纹进行测量,获得了鳞纹二维截面形状和鳞纹高度,与理论计算结果相互比较,验证了修正后鳞纹高度表达式的正确性,可为冷滚打成形技术中工件表面质量的控制和工艺参数的选择提供参考。     

40Cr高速冷滚打成形过程模拟分析

为揭示40Cr高速冷滚打成形机理,依据金属材料塑性变形机理,进行高速冷滚打条件下的40Cr击打试验,得到了40Cr在高速、大变形条件下应力应变曲线;基于冷滚打成形高速大变形的塑形变形特点,结合40Cr在高速、大变形下的应力应变曲线,应用Deform仿真软件进行了不同变形区域、不同温度、不同应变速率下高速冷滚打成形的分析,揭示了高速冷滚打成形的应力、应变、温度、金属流动变化规律,进一步解释了冷滚打成形的规律,为深入研究高速冷滚打成形奠定基础。     

摩擦因数对冷滚打成形件表面鳞纹的影响研究

冷滚打成形过程中成形表面的鳞纹是一种重要缺陷,控制鳞纹缺陷是提高成形件表面质量的重要方法。依据冷滚打成形的基本原理,分析了鳞纹产生的原因及影响因素。选取紫铜作为工件材料,利用Abaqus分析软件,建立冷滚打成形有限元模型,研究了在顺打和逆打两种方式下摩擦因数对鳞纹高度和鳞纹间宽的影响。结果表明:顺打时鳞纹高度随摩擦因数的增大而增大,逆打时鳞纹高度随摩擦因数的增大而减小,两种方式下鳞纹间宽基本不变。利用改装的铣床作为平台进行成形实验,采用Leica DCM3D白光共聚焦仪对工件表面产生的鳞纹截面参数进行了测量。就实测工况而言,实验与仿真结果基本一致,表明了仿真的正确性。通过选择滚打方式和工艺参数实现对冷滚打成形鳞纹缺陷的抑制,为提高制件表面质量和尺寸精度提供参考。     

丝杠冷滚打成形参数控制研究

建立了丝杠冷滚打成形的有限元模型,使用ABAQUS软件模拟其成形过程。首先在仿真结果的基础上,设计正交试验,研究冷滚打过程中工艺参数对滚打深度和隆起高度的影响关系;然后分别建立滚打深度和隆起高度与工艺参数之间的多元回归模型,并进行显著性检验;最后利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,验证了模型的有效性。研究结果为通过控制工艺参数形成精确的零部件轮廓提供理论基础,对丝杠冷滚打成形有重要的指导意义。     

冷滚打成形力及金属变形的有限元数值模拟

为了得到能够准确高效计算冷滚打成形实体零件外齿形的成形力和整体金属塑性变形情况的数值模拟方法,根据冷滚打成形的基本原理,建立了能够表征冷滚打成形实体零件外齿形特点的典型有限元模型,并参照实验条件进行了实例计算。所得计算结果与实验相比较,证明了该计算模型和方法能够有效反映出稳定成形时主成形力的平均峰值。同时金属塑性变形的计算结果能有效反映冷滚打成形齿形时的金属变形情况,能够预测和解释外沿飞边和纵向的弓形缺陷的发生。在此基础上研究了提高数值计算效率的方法,得出质量缩放因子取60 000、最小单元格长度0.25mm时可获得较高的计算效率。     

基于Ansys Wrokbench的冷滚打设备主梁优化设计

根据冷滚打成形原理设计开发了冷滚打实验设备,运用Ansys Workbench进行参数化建模,对在滚打过程中有着承重和定位的作用的主梁进行静力学分析和模态分析,确定主梁的动静刚度是否能满足滚打过程中极限工况的要求;运用Ansys Workbench中的目标驱动优化(GDO)模块以质量最小为目标函数,对主梁进行拓扑和尺寸优化,在满足加工要求的前提下,优化改进后的滚打设备质量减少了20.4%。     

块体材料冷滚打成形变形力研究

简述了块体材料冷滚打成形的基本原理,应用ABAQUS建立了块体材料冷滚打成形的有限元模型并进行了模拟仿真,根据模拟结果,分析了块体材料冷滚打成形过程中变形力的变化情况及各工艺参数对变形力的影响规律。进行了初步的冷滚打成形试验,将仿真结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元仿真的正确性。     

丝杠冷滚打成形过程金属流动规律研究

通过数值模拟与试验相结合的方法研究了丝杠冷滚打成形过程中的金属流动规律,论述了丝杠冷滚打成形原理,建立了丝杠冷滚打成形过程的数值模拟方案;根据对应力场、应变场数值模拟结果的分析,进行了丝杠冷滚打成形试验,对试验获得的丝杠工件金相组织变形、硬度分布及硬化层分布进行分析研究。结果表明:成形工件的齿槽底部最先滚打的点相比最后滚打的点变形量小;齿槽底部硬度增大,沿其底部法线方向有一定深度的硬化层,使材料硬度和强度得以提高;初步获得冷滚打过程中的金属流动规律,为进一步揭示丝杠冷滚打成形工艺的成形机理以及精确参数控制提供指导。     

基于MATLAB的机床主轴结构优化设计

介绍了机床主轴的结构,建立了以质量最轻为目标函数的优化模型,运用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数对其进行优化设计。通过对已有的机床主轴实例进行优化求解和分析,对比优化前后的数据信息,表明优化之后的机床主轴质量更轻,且编程简单,设计效率高。最后绘出了实例的各设计变量和目标函数之间的关系图,并对MATLAB求优的特点进行总结。     

数控车床用高速电主轴的结构优化

通过对某车床用电主轴的支承特点进行分析,建立了其主轴—轴承系统的参数化有限元模型;应用ANSYS的优化设计功能,以提高电主轴的刚度为目标,取主轴的支撑跨距为设计参数,以第2阶固有频率为校核条件,对该型电主轴进行了优化,使该主轴的刚度和第2阶固有频率都有所提高。     

机床主轴模糊可靠性设计计算方法

讲述了常规机床主轴设计的不足,提出将模糊可靠性设计运用于主轴的刚度校核中,通过例子阐述主轴模糊可靠性设计过程和结果,以及与常规可靠性设计的不同,说明主轴采用模糊可靠性设计的必要性。     

制造装备主轴优化设计及其软件研制

给出制造装备主轴优化设计及其软件的设计思想。该软件供车床、铣床等制造装备主轴部件的一组结构参数作优化设计，软件的功能广，可为两支承或三支承的主轴部件设计，又可把主轴支承变形量计入或不计入主轴刚度计算中，主轴的工作状况、支承类型及结构条件都可由制造装备性能的需要作实时选择。用软件包设计，使主轴部件具有最佳刚度，它与人工设计方法相比，不仅设计质量高，而且可提高设计效率达百倍以上，经实例验证并取得了很好的效果。     

液性塑料检测夹具的设计及在数控机床主轴孔加工中的应用

数控机床铣头主轴导向孔对安装定位基准面的垂直度具有很高的要求,通过液性塑料检测夹具可以很方便地将主轴导向孔垂直度检测转换为检测夹具平面纵横两个方向的测量,给数控机床铣头主轴孔加工制造和维修带来了极大的便利。文中阐述了液性塑料检测夹具的结构设计要点和应用案例,通过工艺改进保证了主轴孔加工的精度要求,降低了加工成本。