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丝杠冷滚打成形技术以金属本身具有的塑性为前提,使用具有特定齿廓形状、高速旋转的滚打轮对毛坯进行逐点断续滚压和打击,使坯料表层金属产生塑性流动,并利用滚打轮与坯料之间的相对运动关系将连续的微小区域变形累积实现丝杠整体成形的一种净成形加工方法。该方法是高速冲击、局部短时加载卸载等多因素复合的复杂增量成形过程,是一种新型的精密塑性成形技术。其中,变形力是丝杠冷滚打成形过程中影响成形机理与精密成形控制的关键因素,本文采用理论与有限元模拟相结合的研究方法,着重对丝杠单次冷滚打过程的变形力进行数学解析与有限元模拟。
论文分析了丝杠冷滚打成形的基本原理及特点,对冷滚打成形中的毛坯进行受力分析,应用主应力法建立丝杠单次冷滚打时变形力的数学模型,对滚打轮半径、滚打轮圆角半径、切入量、滚打速度等成形工艺参数对变形力的影响进行分析,获得了冷滚打变形力的变化规律。
应用有限元软件ABAQUS建立了丝杠冷滚打成形的有限元模型,对不同工艺参数条件下的变形力进行仿真分析,并将变形力的理论计算结果与有限元模拟结果进行对比。分析表明单次滚打变形力的理论计算结果与有限元模拟结果相差较小,打轮半径、切入量增大时变形力的理论计算与有限元模拟的变化趋势相同。
对影响冷滚打成形材料塑性和变形抗力的各因素进行了分析与总结,并借助有限元软件重点分析了变形程度、变形速度、力学条件、摩擦对冷滚打成形材料塑性及变形抗力的影响,从而进一步从微观角度对变形力的变化规律进行了分析。