高速冷滚打过程变形力解析方法及其修正

高速冷滚打成形是采用断续往复高速击打的方法实现动态冲击局部加载的一种近净塑性成形新工艺,其成形过程是高速、瞬态、高冲击、大变形的复杂过程。针对该成形过程中的变形力问题,首先采用主应力法进行变形力的解析求解;考虑主应力法在解析过程中难以反映滚打轮的高速往复击打等因素,应用ABAQUS/Expict进行高速冷滚打仿真实验,并根据仿真计算结果,运用回归分析的方法对解析方程进行修正,使解析方程能够更加准确地反映出不同工艺状态下的高速冷滚打变形力。在自行研制的高速冷滚打实验设备上进行冷滚打成形实验,完成变形力的测量,并验证了修正后的解析方程的正确性。     

齿条冷滚打成形摩擦系数的求解方法

针对冷滚打成形摩擦系数的确定问题,首先对滚打轮与毛坯进行受力分析,建立了摩擦系数与滚打力、接触角和压力角之间的数学关系,然后对不考虑摩擦条件下的滚打力进行有限元仿真,根据仿真结果反求出接触角和压力角,最终结合实际实验得到的滚打力求得了滚打轮与毛坯之间的摩擦系数。采用这一方法求得了不同工艺参数条件下冷滚打成形的摩擦系数,利用所求摩擦系数进行了相应的仿真,仿真成形力与实验成形力误差小于5%;并对相同条件下的摩擦磨损实验进行了验证,证明了这一确定摩擦系数方法的有效性。     

基于ABAQUS的丝杠冷滚打变形力仿真

丝杠冷滚打成形是一种新型的绿色近净塑性成形技术,其中的变形力是冷滚打成形过程中一个非常重要的因素,不仅关系到材料的应力和应变,还是设备设计、验算工具强度、制定合理工艺制度的重要依据.基于仿真进行丝杠冷滚打变形力的研究,介绍丝杠冷滚打的原理,讨论基于 ABAQUS的有限元模型的建立,在此基础上进行了丝杠单次滚打正应力、切应力的仿真,进而获得了变形力及其分力随时间的变化情况,为后续研究奠定了基础.     

大模数花键高速冷敲成形中影响材料变形的关键因素

为了简化工艺参数,突破试验条件对工艺参数研究的影响,通过分析成形原理,得出高速旋转的滚打轮引起的惯性力为材料变形力,而滚打轮的旋转速度会影响材料的应变速率。通过分析变形区的变形特点,得出高速冷敲成形属于多道次成形,而滚打轮的旋转速度与工件进给速度共同决定敲击道次。通过分析不同道次晶粒尺寸的分布情况,揭示了敲击道次对微观组织的影响;敲击道次大约在16～22次时,晶粒平均尺寸进入超细晶,敲击道次大约为30～36次时,超细晶粒所占比例可达90%。在确定了敲击道次后,可根据道次与工艺参数的关系得到滚打轮转速与工件进给速度的取值范围,进而指导实际生产。     

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。     

薄板振动渐进精密成形工艺及变形力分析

介绍了金属薄板振动渐进成形的工作原理,分析了成形工具的参数间的关系,得出了金属薄板变形区所需变形力的表达式。通过Matlab软件计算,对成形过程中金属薄板被施加振动载荷和不施加振动载荷的变形区所需变形力进行比较,在施加了振动频率10 Hz和振幅0.05mm的振动载荷情况下变形力可降低26.3%,从而可缩小成形工具的径向尺寸,提高成形零件的尺寸精度,降低加工能耗。     

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。     

花键冷敲精密成形过程数值模拟与分析

本文基于ABAQUS软件,采用动态显式有限元法建立了花键冷敲精密成形过程的有限元模型,通过三维数值模拟,研究并揭示了花键冷敲成形过程中滚打力随时间的变化规律和应变分布与演变规律。结果表明:花键冷敲初始阶段滚打力较大,之后平稳上升,并呈现断续周期性变化。分析了冷敲过程结束后,由于齿形部分等效应变分布不均匀,导致花键齿顶出现弓形和齿槽表面出现皱纹等缺陷,提出了改进措施。     

无缝钢管斜轧单位轧制压力计算

基于斜轧工艺变形特点及斜轧轧制空间关系,采用工程塑性力学方法,建立斜轧轧制单位压力的解析计算方法。分析斜轧空间结构和变形特点及斜轧变形区内变形特征断面的几何关系、变形特征断面内变形单元切块的应力状态,建立变形单元切块的应力微分方程,并求解出斜轧变形区轧制单位压力的计算公式,最后用实例验证轧制单位压力的计算公式。该解析计算方法可用于一般斜轧轧制力能参数的计算,并对斜轧变形进行应力、应变分析。     

辊弯成形中成形力的理论分析和有限元仿真

基于板料为幂次强化材料模型的假定,根据外力做功与板料变形所消耗的内功相等的原理,建立了辊弯成形的理论分析模型,得出了成形力的数学计算公式,分析了各工艺参数对成形力的影响趋势。为了验证理论计算的有效性,建立了辊弯成形有限元仿真模型,对U型材的辊弯成形过程进行了有限元仿真计算。结果表明,成形力的理论计算结果和有限元仿真数据吻合良好;采用成形力计算公式的计算结果与现有文献中的实验测试数据符合程度较好。