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。     

花键冷滚打表面粗糙度灰色预测模型

为了改善花键冷滚打表面粗糙度,提高花键冷滚打表面质量。根据花键冷滚打成形原理,以花键冷滚打表面粗糙度作为主要影响因素,滚打轮转速和工件进给量作为变量,进行花键冷滚打试验,利用花键冷滚打试验结果构建花键冷滚打表面粗糙灰色预测模型,对比分析表面粗糙度试验值与预测值,运用后验差比值和小误差概率验证构建的花键冷滚打表面粗糙度预测模型。研究表明:计算得到后验差比值为0.367,小误差概率大于0.95。将计算得到的后验差比值和小误差概率与灰色预测模型精度表进行对照,验证了所构建预测模型的正确性与可行性。     

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。     

冷滚打花键表层加工硬化双响应曲面-满意度函数的优化分析

为提高花键冷滚打成形表面层物理力学性能,筛选了影响冷滚打花键表面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加工工艺参数,以冷滚打花键分度圆处表层加工硬化程度为优化目标,引入熵权理论和满意度函数法进行传统响应曲面函数的改进,构建改进双响应曲面-满意度函数模型。运用广义降阶梯度法对建立的模型进行优化,并对改进双响应曲面-满意度函数法和传统响应曲面法优化结果分别进行冷滚打花键试验验证和花键表层金相组织对比分析。结果表明:改进双响应曲面-满意度函数模型的综合满意度为0.87384,表明所建立模型稳健性合理可靠;优化的加工工艺参数为冷滚打转速1428 r·mm~(-1),进给速度为42 mm·min~(-1),对应的加工硬化程度为148.71%;改进双响应曲面-满意度函数模型的优化参数比传统响应曲面的优化参数所加工的花键表层加工硬化程度高,表明改进双响应曲面-满意度函数模型优化结果较精确。     

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。     

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。     

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。     

外花键冷滚打成形力解析方法

为确定外花键冷滚打的力能参数,分析了冷滚打金属变形区的特点,在一次冷滚打过程中,变形区参数和位置随滚打轮的移动不断变化,接触弧和压下量都很小,在冷滚打初始阶段存在不完整变形区。提出了计算冷滚打单位压力和变形力的解析方法,将一次冷滚打过程离散为无限多个复杂断面的冷滚轧过程,给出了冷滚打单位压力和变形力的解析公式,确定了冷滚打单位压力值及其分布特征。为验证解析方法,建立冷滚打有限元模型并计算了冷滚打成形力,改造卧式铣床进行冷滚打实验,测量了冷滚打成形力。将解析公式预测结果与仿真和实测结果进行对比,结果表明:冷滚打径向力最大值误差分别约为7%和4%,冷滚打径向力变化曲线基本相符,但一次冷滚打过程时间略短。解析方法正确地预测了冷滚打变形力的大小和变化过程。     

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。     

花键冷滚打和铣削加工的金属组织变形研究

本文针对冷滚打花键和铣削花键加工工艺特点,从微观组织分析角度,对两种加工方法得到工件金相组织和硬度分布进行分析比较.试验表明:铣削加工过程中,金属表面组织被切断,内部组织没有发生变化,对力学性能也没有影响;而冷滚打加工后的花键金属组织未被切断,晶粒破碎和细化,位错密度增加,最终被拉成条形纤维组织.相对于铣削,冷滚打加工改善了加工表面金属组织,硬度和强度有较大提高.从而为冷滚打花键成形技术的进一步研究奠定了基础.     

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。     

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。     

齿条冷滚打成形加工硬化行为研究

以冷滚打成形齿条为研究对象,沿齿廓线法向对成形齿槽硬度分布进行测量,得到了硬化层沿深度方向的分布规律以及工艺参数对齿槽底部、齿槽圆角、齿壁、齿顶处硬化程度的影响规律;对成形齿槽微观组织进行分析,获得位错密度与硬化程度之间的对应关系。结果表明:齿槽圆角处成形过程中变形量最大,位错积塞现象显著,硬化程度最高,齿壁次之,齿顶处硬化程度最低;齿槽沿深度方向晶粒细化程度逐渐降低,位错密度减小,硬化程度逐渐减弱,齿槽底部受多次滚打叠加作用的影响,硬度在次表层达到最大值。     

冷滚打成形对花键组织与性能的影响

通过显微观察等测试手段,对花键在冷滚打加工时形成的纤维组织、齿形表层硬度分布等进行了研究;分析了冷滚打成形过程中,等轴晶被拉伸形成金属纤维的过程以及齿形表层硬化的原因.试验表明:花键冷滚打加工使工件内部晶粒破碎、细化并拉伸形成了与花键齿形一致的金属纤维组织,冷滚打的冷作硬化使花键齿表层硬度及抗冲击能力有较大提高;高应力在改善花键齿形表面质量的同时,也可能导致高变形抗力,使滚打轮过早失效.     

齿轮高速冷滚打温度及应力分布研究

通过数值模拟和实验的方法,研究了齿轮冷滚打成形过程中温度的分布规律.论述了冷滚打成形原理,建立了其成形过程的有限元模型,对成形过程的温度分布进行了分析.结果表明:由于滚打轮和材料之间的摩擦作用,齿坯温度上升;但又因材料热传导率较高,这些综合因素使得齿坯温度上升较慢.     

渐开线螺旋花键冷滚轧工艺研究

随着汽车和摩托车工业的发展，对花键类零件的需要迅速增加，传统的机械加工工艺已不能适应这一发展，急需研制开发出适合花键类零件加工的高质高效的新型工艺。引文以ＣＹ－８０摩托车螺旋花键启动轴为研究对象，采用自由分度式冷滚轧的方法，对开线螺旋花键的冷滚轧工艺者了系统而全面地研究，并获得了成功。同传统工艺相比，冷滚轧的渐开线花键精度高、质量好、成本低、生产效率大大提高。所以，该工艺研制成功后，立刻替代了传统     

花键冷敲成形设备分度机构分析与优化

对花键冷敲成形设备分度机构进行了分析。通过对传统的直线槽轮机构进行运动学和动力学分析,发现直线槽轮分度机构在拨销进入和离开轮槽的时候发生柔性冲击,引起了分度机构的振动。在此基础上,设计了两种减小冲击的分度机构:新型曲线槽轮机构及弧面凸轮分度机构。对这两种分度机构进行了设计计算,建立了几何模型,并进行了运动学及动力学特性分析。结果表明:改进之后的分度机构可以减少冲击,分度精确,运行平稳。     

高速冷敲花键性能层力学性能及力学模型分析

分析了冷敲花键齿面力学性能的分布情况,并建立相关力学模型。在现有研究基础上,确定花键齿面性能层区域,进而确定本试验的测试点区域。利用纳米压痕测试技术,对测试点进行纳米压痕试验。得到了各测试点的载荷-位移曲线、显微硬度分布曲线、弹性模量分布曲线。通过分析显微硬度与弹性模量比值,研究了冷敲花键性能层抗磨损性能情况。结果显示:在距离花键表层80μm处,从齿顶到齿根,硬度相对芯部依次提高15.83%至36.11%,显微硬度与弹性模量的比值依次由20.50%提高至31.88%;冷敲花键性能层是一种沿花键表层至芯部,以及沿齿顶、齿侧、齿根方向的空间梯度性能层。得到了该性能层加载-位移曲线以及显微硬度力学模型,该力学模型与其结构组织密切相关。     

基于改进熵权-TOPSIS-灰色关联法的加工中心可靠性分析

针对加工中心可靠性评价的复杂性,提出基于改进熵权-TOPSIS-灰色关联相结合的方法。利用改进熵权法对平均无故障工作时间、平均首次失效前工作时间、平均修复时间3个指标进行赋权,得出故障概率最大的子系统。应用TOPSIS-灰色关联方法对发生故障概率最大的子系统建立决策矩阵,计算正理想解和负理想解,得出灰色关联相对贴近度,最终得到各故障模式重要程度的排序。同时与传统频次法进行对比分析,结果表明：采用改进熵权与TOPSIS-灰色关联法对加工中心可靠性评价更合理。     

渐开线花键的冷滚压精密成形工艺研究

介绍了小模数渐开线花键的冷滚压精密成形原理.实验研究了工件的尺寸、硬度和表面粗糙度,发现了冷滚压加工过程中明显的冷作硬化效应,探讨如何稳定加工精度及改善工件机械性能,总结了冷滚压工艺精密成形的特点.