花键冷滚打成形表层加工硬化研究

依据冷滚打成形原理,分析花键成形表层加工硬化机理,进行冷滚打成形的仿真和花键试件的扫描电镜实验、透射电镜实验和显微硬度实验,得到了花键成形过程中等效应变和温度分布情况;分析花键表层晶粒、位错和花键齿不同部位的硬度沿硬化层深的变化情况,阐明沿层深方向晶粒大小、位错密度和硬度三者之间的关系,揭示了冷滚打工艺参数对加工硬化程度的影响规律。结果表明：冷滚打成形花键表层加工硬化主要受到位错密度影响,分度圆硬化程度最大,齿廓不同部位硬化程度随着工件进给量的增大而上升,随着滚打轮转速的增大而下降。研究结果为揭示20号钢 冷滚打花键成形表层加工硬化行为提供了参考依据。     

利用AutoCAD与线切割的渐开线花键加工

根据DIN 3960渐开线花键的坐标值,用EXCEL函数功能计算出不同压力角下渐开线的极角和极半径,表示成AutoCAD极坐标并通过样条线工具绘制出渐开线,再用齿顶圆和齿根圆直径截取一段渐开线作为花键齿面,并用分度圆直径绘制出渐开线齿剖面,经镜像和裁剪便可绘制出渐开线齿形.采用AQ550的图形驱动方式通过定义加工类型、割丝半径、工件厚度等生成其线切割加工程序.     

超声冲击处理对P265GH厚板焊接残余应力的影响

为研究超声冲击(UIT)对P265GH钢厚板焊接接头残余应力的影响,制备50 mm厚对接焊试样,采用X射线衍射法(XRD)测试焊接接头经超声冲击前后的表层及沿深度残余应力分布。结果表明:经过超声冲击后,冲击区的表面拉伸焊态残余应力全部转变为压缩应力,其峰值达到熔敷金属的室温屈服强度;超声冲击对横向、纵向残余应力深度和幅值的结果基本一致,对冲击区外的原始残余应力影响不显著;超声冲击后的纵向压应力深度达到(1.9～2.5)mm,横向约为3.3 mm,且横向和纵向压缩应力峰值达到熔敷金属的屈服强度,在距表面约为0.8 mm处。     

连续分度冷滚打机床滚打头结构改进

采用连续分度方式冷滚打花键时滚打轮和工件间存在一个干涉运动,实际生产中将机床滚打头部分整体倾斜一个安装角以减小干涉量。在安装角作用下,滚打轮成形轮廓发生变化,带来新的成形误差。分析了干涉现象产生的原理,设计了改进的滚打头结构,利用斜铜套将滚打轮自转轴反向倾斜一个安装角,使滚打轮成形轮廓不变。建立了计算滚打轮在键槽截面上成形曲线的数学模型,利用键槽宽度误差对冷滚打成形误差进行了表征。当冷滚打机床采用现有滚打头结构时,设置安装角虽然提高了成形精度,仍存在较大的成形误差;采用改进的滚打头结构时,安装角在一定范围内取值,干涉量和滚打头倾斜带来的成形误差均减小为0 mm. 改造机床滚打头部分进行冷滚打实验,精确测量了试样键槽轮廓,结果表明：不设置安装角时,键槽宽度误差的实测值与理论计算相符;设置安装角时,键槽宽度误差的实测值及其相对变化量都很小。实验验证了改进的滚打头结构的合理性。     

冷滚打工艺参数对成形力及金属变形影响研究

冷滚打成形技术是一种常温状态下的金属体积成形技术,主要应用于零件外齿的成形。为分析工艺参数对成形过程中成形力和金属变形情况的影响规律,依据冷滚打成形原理和工艺特点,选取关键工艺参数,进行块体材料齿槽冷滚打成形试验和仿真。通过试验和仿真,研究成形过程中成形力和金属变形情况,解释在不同滚打方式下成形力的变化特点,阐明冷滚打成形工艺下金属的变形特点和成形缺陷产生的原因,讨论不同工艺参数对齿槽冷滚打成形成形力和成形质量的影响规律。结果表明：顺打时成形力小,逆打时成形力较稳定,不同滚打方式对成形精度影响不大;适当提高滚打密度有利于降低成形力并提高成形精度;相同滚打密度下主轴转速增大会增大成形力并诱发成形缺陷的发生。     

齿轮裂纹对啮合刚度的影响分析

通过对三维轮齿接触有限元分析,建立了正常和齿根与分度圆处不同裂纹故障的直齿圆柱齿轮三维实体有限元模型;通过对其啮合接触分析,求得不同状态下齿轮整个啮合过程的轮齿啮合综合刚度.分析结果表明:齿根裂纹对啮合刚度的影响要大于分度圆裂纹的影响.这对分析裂纹故障对齿轮啮合刚度的影响具有一定的指导作用.     

大模数矩形花键冷挤压成形质量分析

针对大模数矩形花键冷挤压成形质量差的问题,对其进行成形工艺和缺陷分析,并采用有限元数值模拟的方法,探寻坯料直径、坯料初始倒角和凹模入模角对花键成形质量产生的影响。分析结果显示:坯料直径增加,成形质量显著提高;坯料初始倒角增加,成形质量降低;入模角增加,成形质量有所提高,但容易造成入模口处出现堆积的缺陷。工艺实验表明,采用优化工艺参数组合成功地解决了大模数矩形花键冷挤压成形齿顶塌角区大的问题。     

喷丸对2219铝合金TIG焊接残余应力的影响

用不同喷丸参数对2219-T8铝合金TIG焊接接头进行强化处理。用X射线衍射仪(XRD)、盲孔应力仪(MTS3000)检测试样喷丸前后残余应力场。结果表明:喷丸处理前,垂直于焊缝的横截面,纵向应力呈不规则"几"字型分布,表现为焊缝附近区域存在较大残余拉应力,远离焊缝的母材区接近零应力状态,随试样厚度增大,残余应力峰值增大;喷丸处理后,垂直于焊缝的横截面表面应力呈不规则"V"型分布,表现为焊缝附近区域产生较大残余压应力。在相同丸径情况下,玻璃丸较钢丸表面压应力更大。喷丸处理后,焊缝内部有限范围内压应力呈不规则"S"型分布。对相同材质弹丸,随弹丸直径增大,压应力层深度逐渐增大。在相同丸径下,钢丸较玻璃丸压应力层和峰值更大,且随钢丸直径增大,残余压应力峰值所在位置逐渐内移,其值逐渐增大。     

铝/钢异种金属搅拌摩擦焊接头数值模拟

利用ANSYS有限元软件,建立铝/钢异种金属搅拌摩擦焊(FSW)双热源三维有限元模型,研究转速、焊速及偏移量对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场的影响规律。结果表明:铝/钢异种金属FSW接头温度场呈明显不对称分布,钢侧温度明显高于铝侧,峰值温度出现在焊核区(WNZ)偏钢侧约4 mm处,约为512℃;垂直焊缝方向的纵向残余应力σ_x也呈明显不对称分布,σ_x峰值拉应力位于WNZ偏钢侧,达305 MPa,远离WNZσ_x迅速降低,并在轴肩边缘处拉应力转为压应力;随转速增大,峰值温度升高,σ_x峰值增大;随焊速增大,峰值温度和σ_x略升高;随偏移量增加,峰值温度略增大,σ_x略减小;与焊速和偏移量相比,转速对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场影响较大。有限元计算的残余应力场与实测值基本吻合。     

多次模拟弹射载荷作用下水泥混凝土路面动态响应

道路结构作为承载基础,与发射装备构成了动力耦合系统,冲击载荷作用下路面的响应特性将直接影响到导弹发射安全性。为研究多次弹射载荷下水泥混凝土道路结构的动态响应,以压缩空气为动力源搭建模拟弹射载荷生成装置,在三维试槽中铺筑水泥混凝土路面,面层中铺设应变传感器,土基中埋设土压力传感器,通过多次冲击加载试验获取模拟弹射载荷作用下土基压应力和面层应变变化规律,分析土基内压应力与深度及载荷作用面中心点距离间的关系,得到多次模拟弹射载荷下面层破坏形式及破坏机理。研究结果表明：冲击压力与土基峰值压应力呈线性关系;距离载荷中心点3 300 mm处,不同模拟弹射载荷下各深度处的土基压应力峰值已经非常小,模拟弹射载荷的径向影响范围为3 300 mm以内;模拟弹射载荷较小时面层为弹性变形,模拟弹射载荷增加到0.77 MPa时混凝土面层产生辐射状贯穿裂缝;弹射载荷作用下路面出现整体沉降。     

滚珠丝杠冷滚打的齿形理论误差研究

丝杠冷滚打加工打破了传统的材料"去除"式加工方法存在的局限,具有高效,节能、节材及产品耐磨性好、使用寿命长等优点。依据微分几何和啮合原理,建立了滚珠丝杠冷滚打过程中齿面啮合模型和理论误差模型,给出了啮合面的接触线函数,揭示了滚珠丝杠冷滚打过程中滚打轮和工件的相对运动关系,为滚打轮的正确设计奠定了基础。通过理论计算与仿真分析,对滚珠丝杠冷滚打的齿形误差和滚珠中心轨迹螺旋线误差进行研究,分析了误差产生的原因并给出了相应的解决方法。利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,试验得到的实际加工轮廓线和理论接触线基本重合,对丝杠冷滚打精确成形提供了参考依据。     

典型小口径步枪枪管系统冷热枪状态差异三维有限元分析

针对自动步枪在冷热枪状态下的差异,为揭示冷热偏机理和提高射击精度,以某典型小口径自动步枪为研究对象,基于热固耦合的研究方法,计算了镀Cr层但忽略膛线的某典型小口径自动步枪枪管系统在连续热冲击及膛压下的瞬态温度及变形,分析了其温度场和沿径向的位移场变化规律,仿真计算结果获得了试验数据的验证。研究表明:连发发射时内膛薄层各点的温度梯度将引起高频急剧变化的热应力; 热载荷是影响残余位移的主要因素; 枪管系统前几发弹峰值位移主要受脉冲位移影响,随着射弹量增加峰值位移主要受残余位移影响; 随着射弹量增加,热枪状态下枪管系统变形明显大于冷枪状态下变形; 热载荷是影响枪管系统变形的主要原因,膛压对枪管系统产生了位移脉冲,不影响残余位移。残余位移的增加量随射弹量呈减小趋势。     

9CrSi双曲线管材矫直辊淬火残余应力有限元分析

采用有限元法计算了两种工艺淬火的９ＣｒＳｉ双曲线管材矫直辊残余应力分布。结果表明，与常规淬火相比，差温加热淬火能降低残余应力峰值，并使内孔表面呈压应力状态，有助于减小淬火开裂倾向．计算所得的常规淬火工件残余应力峰值位置，与实际生产中工件开裂部位相同，表明本文所用计算方法可行。     

热震试验中的纳米5YSZ和8YSZ涂层衍射峰变化

用大气等离子喷涂制备纳米ZrO2-5%Y2O3(5YSZ)和ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)热障涂层,用X射线衍射分析涂层晶面峰位偏移和残余应力,对比5YSZ和8YSZ涂层的(111)晶面峰位变化,计算(111)晶面残余应力。结果表明:涂层热震一定次数各晶面峰位向低角度方向偏移,存在残余压应力。随热震次数增加,峰位偏移加大,晶面残余压应力不断累积,直到出现裂纹后不再累积。热震过程5 YSZ涂层晶面残余应力比8YSZ小,5 YSZ涂层比8YSZ热循环性能更好。