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冷滚打工艺参数对成形力及金属变形影响研究

兵工学报 2019年第2期40卷 420-429页

作者：李龙李言杨明顺陈鑫李嘉伟西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

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。... 详细信息

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。

关键词：冷滚打塑性成形工艺参数成形力变形

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花键冷滚打成形表层残余应力分布规律研究

兵工学报 2018年第5期39卷 1022-1032页

作者：崔凤奎苏涌翔解克各丁泽瀚李玉玺李言李春梅河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 西安现代控制技术研究所陕西西安710065 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

为提高冷滚打成形花键的表层性能,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法进行冷滚打花键残余应力空间分布测量。对实验结果进行分析,研究冷滚打成形参数对花键齿廓齿根、分度圆和齿顶处残余应力分布规律以及残余压应力层深度分布规律的影... 详细信息

为提高冷滚打成形花键的表层性能,以渐开线花键为研究对象,采用轮廓法进行冷滚打花键残余应力空间分布测量。对实验结果进行分析,研究冷滚打成形参数对花键齿廓齿根、分度圆和齿顶处残余应力分布规律以及残余压应力层深度分布规律的影响。结果表明:冷滚打花键的齿廓表层是残余压应力,分度圆处表层深度为0.35~0.45 mm的残余压应力较大;齿根处形成的残余压应力高于分度圆处和齿顶处的残余压应力,齿顶处形成的残余压应力值最小;冷滚打转速增大引起冷滚打花键齿廓表层残余压应力峰值的增加和残余压应力层深的下降,花键进给量增加使得花键齿廓表层残余压应力峰值和残余压应力层深增加;分度圆处残余压应力层深度达到0.68~0.98 mm,残余压应力峰值达到67.4~80.8 MPa.

关键词：花键冷滚打残余应力分布规律轮廓法

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丝杠冷滚打变形力影响因素研究

中国机械工程 2020年第9期31卷 1065-1073页

作者：李玉玺李言崔莅沐苗志鸿西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安现代控制技术研究所西安710065

为研究丝杠冷滚打成形过程中滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量与变形力之间的关系,在丝杠冷滚打成形原理的基础上建立了有限元仿真模型。通过仿真获得单次滚打以及多次滚打成形过程中,变形力随滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量的... 详细信息

为研究丝杠冷滚打成形过程中滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量与变形力之间的关系,在丝杠冷滚打成形原理的基础上建立了有限元仿真模型。通过仿真获得单次滚打以及多次滚打成形过程中,变形力随滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量的变化规律;设计了正交试验,研究打入量、滚打轴转速、滚打轮厚度及工件转速4个因素对变形力的影响规律。在自行设计的冷滚打成形丝杠设备上进行实验,测得变形力的变化趋势与仿真结果基本一致,验证了有限元仿真模型的正确性。

关键词：丝杠冷滚打滚打轮变形力仿真

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花键冷滚打成形表层加工硬化研究

兵工学报 2017年第2期38卷 358-366页

作者：崔凤奎凌远非薛进学李玉玺李言解克各河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048

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... 详细信息

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。

关键词：机械制造工艺与设备冷滚打硬化层晶粒位错硬度

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

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塑性工程学报 2018年第3期25卷 129-135页

作者：崔凤奎苏涌翔王晓强刘飞姚国林河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

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... 详细信息

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。

关键词：冷滚打加工硬化改进双响应曲面满意度熵权理论

冷滚打成形中打入量对残余应力的影响规律仿真研究

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机械强度 2019年第4期41卷 927-934页

作者：崔莅沐肖继明西安理工大学机械与精密仪器工程学院

在冷滚打成形过程中,当外加载荷逐渐卸去后成形件内部会出现残余应力,为了有效的控制其对成形件精度的影响,现针对打入量与残余应力之间的关系进行研究。依据冷滚打成形的基本原理,应用Abaqus软件建立了有限元动态仿真模型,通过仿真获... 详细信息

在冷滚打成形过程中,当外加载荷逐渐卸去后成形件内部会出现残余应力,为了有效的控制其对成形件精度的影响,现针对打入量与残余应力之间的关系进行研究。依据冷滚打成形的基本原理,应用Abaqus软件建立了有限元动态仿真模型,通过仿真获得了不同打入量时工件表面Mises力的分布。由于动态仿真结果工件内部的力处于不平衡状态,不能直接进行残余应力求解,所以在动态仿真结果上建立了静态仿真模型,通过静态求解获得在不同打入量下成形工件在切向、轴向和径向的残余应力的变化规律。在自行开发的冷滚打设备上进行试验,运用X射线应力分析仪测量滚打后工件残余应力分布,进行冷滚打成形件残余应力的实验研究。通过对试件测量得到在不同打入量下制件沿深度方向的切向残余应力的分布,试验结果与有限元仿真结果对比分析表明,残余应力变化规律具有很好的一致性。

关键词：冷滚打打入量残余应力 Abaqus

冷滚打成形件表面鳞纹主要影响因素的仿真研究

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机械强度 2017年第3期39卷 608-614页

作者：梁小明李言杨明顺袁启龙吴学亮封静敏李龙西安理工大学机械及精密仪器工程学院西安710048

针对冷滚打成形件表面存在的鳞纹缺陷,依据冷滚打成形的基本原理,分析了鳞纹产生的原因及主要影响因素;在Abaqus软件环境下建立了有限元仿真模型,仿真了顺打和逆打方式下,滚打轮公转速度和工件水平进给速度变化时鳞纹高度和鳞纹间宽的... 详细信息

针对冷滚打成形件表面存在的鳞纹缺陷,依据冷滚打成形的基本原理,分析了鳞纹产生的原因及主要影响因素;在Abaqus软件环境下建立了有限元仿真模型,仿真了顺打和逆打方式下,滚打轮公转速度和工件水平进给速度变化时鳞纹高度和鳞纹间宽的变化规律,以及相同滚打轮公转速度和工件水平进给速度条件下,不同滚打方式时鳞纹高度、鳞间宽度和截面形状的异同;在改装的实验设备上进行冷滚打成形实验,对工件表面产生的鳞纹进行测量,获得了鳞纹二维截面形状和鳞纹高度,与仿真结果相互比较,验证了有限元仿真的正确性,可为冷滚打成形技术中工件表面质量的控制和工艺参数的选择提供参考。

关键词：冷滚打鳞纹 Abaqus 顺打逆打

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丝杠冷滚打成形参数控制研究

中国机械工程 2017年第19期28卷 2388-2393页

作者：李玉玺李言崔莅沐杨明顺肖继明崔凤奎西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 河南科技大学机电工程学院洛阳471003

建立了丝杠冷滚打成形的有限元模型,使用ABAQUS软件模拟其成形过程。首先在仿真结果的基础上,设计正交试验,研究冷滚打过程中工艺参数对滚打深度和隆起高度的影响关系;然后分别建立滚打深度和隆起高度与工艺参数之间的多元回归模型,并... 详细信息

建立了丝杠冷滚打成形的有限元模型,使用ABAQUS软件模拟其成形过程。首先在仿真结果的基础上,设计正交试验,研究冷滚打过程中工艺参数对滚打深度和隆起高度的影响关系;然后分别建立滚打深度和隆起高度与工艺参数之间的多元回归模型,并进行显著性检验;最后利用自行设计的滚打装置进行丝杠冷滚打试验,验证了模型的有效性。研究结果为通过控制工艺参数形成精确的零部件轮廓提供理论基础,对丝杠冷滚打成形有重要的指导意义。

关键词：丝杠冷滚打金属流动正交试验

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滚珠丝杠冷滚打的齿形理论误差研究

兵工学报 2015年第8期36卷 1594-1600页

作者：李玉玺李言杨明顺崔凤奎何选景西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

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... 详细信息

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。

关键词：机械制造工艺与设备滚珠丝杠冷滚打啮合原理理论误差