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[学位]

轴向进给式螺纹关于塑性成形机理及其伺服驱动装置的研究

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Author:

王琪 (王琪.)

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学位论文库

Abstract:

现代制造业中汽车、 航空航天等工业领域的快速发展对螺纹轴零件的需求量和使
用性能提出了更高的要求, 而目 前生产螺纹轴零件广泛采用的径向滚压工艺存在成形
力大、 生产效率低等缺点, 滚丝机存在结构复杂、 设备庞大等不足。 因此, 本文对轴
向进给螺纹滚压塑性成形机理及其伺服驱动装置进行了系统的研究。
分析了工艺系统参数(模具个数 N和模具头数 Z) 对滚压成形过程的影响; 对 M24
螺纹成形过程中滚压模具压下量 T 与工件旋转角 之间的关系进行分析, 相同条件下
通过有限元仿真得到的滚压力与时间的变化规律和压下量与工件旋转角的变化规律一
致。 分析得到了螺纹滚压成形前滚压模具的位置要求 l’, 推导出多模具滚压成形时滚压
模具初始相位Ψi 的数学计算公式和滚压模具的调整方法, 通过 9 种三模具滚压成形工
况的有限元仿真结果验证了以上研究的可行性。
基于 FORGE 有限元软件平台开展轴向进给螺纹滚压成形过程数值分析, 研究了螺
纹轴无变形区、 小变形区和大变形区的塑性变形机理及流动行为, 获得了主要工艺参
数(坯料初始直径、 摩擦条件、 坯料转速) 对滚压成形过程、 螺纹牙型质量、 滚压力、
模具应力等的影响规律。
研制出 伺服驱动轴向 进给螺纹滚压成形装置及其计算机控制系 统, 设备功率
18.5kW, 加工范围 M10~M42。 该装置由三个子系统构成: 实现坯料主动旋转的伺服动
力系统、 实现轴类零件外表面螺纹成形的滚压系统和保证滚压装置轴向运动的自 进给
系统。 将滚压模具进行合理分成两档, 实现滚压模具简便快速更换, M10~M20 模具安
装中心距 26mm, 轴径 22mm, M24~M42 模具安装中心距 67mm, 轴径 40mm。
在该试验装置上开展了 M10 和 M24 螺纹滚压成形工艺试验, 并成功滚压出牙型合
格的螺纹轴, 成形过程中滚压模具与工件啮合传动平稳。 分析了螺纹轴的尺寸精度、
微观组织和显微硬度, 并对比车削螺纹和滚压螺纹的组织性能; 开展了 T2 紫铜、 35
号钢、 45 号钢在不同坯料直径、 不同坯料转速下的成形试验, 坯料材料屈服强度和硬
度越大, 坯料表层塑性变形深度减小, 齿顶拉尖形貌减轻。

Keyword:

滚压成形 滚压模具 塑性成形机理 外螺纹 轴向进给

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学机械工程学院

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Basic Info :

Degree: 硕士

Mentor: 范淑琴

Year: 2018

Language: Other

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30 Days PV: 8

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