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纵-弯复合振动超声挤压加工试验研究

材料科学与工艺 2017年第5期25卷 62-67页

作者：郑建新刘威成蒋书祥河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

为研究挤压加工时静压力、进给量和挤压速度等工艺参数对试件表面质量的影响,在挤压加工中引入纵-弯复合振动后对Q235钢轴件端面进行处理,并与普通挤压加工进行对比,基于正交试验结果构建了挤压加工后表面粗糙度和表面里氏硬度二次回归... 详细信息

为研究挤压加工时静压力、进给量和挤压速度等工艺参数对试件表面质量的影响,在挤压加工中引入纵-弯复合振动后对Q235钢轴件端面进行处理,并与普通挤压加工进行对比,基于正交试验结果构建了挤压加工后表面粗糙度和表面里氏硬度二次回归预测模型.试验发现:在相同加工工艺参数下,在普通挤压加工中引入纵-弯复合超声振动后获得的表面粗糙度Ra值更小,而表面里氏硬度值显著提高;采用两种挤压加工方法后工件表面粗糙度Ra值均随着静压力和进给量的增加而增大,而挤压速度的影响很小,进给量对表面粗糙度的影响最为显著;工件经超声挤压加工时静压力越大,则获得的表面硬度越大,且表面硬度随进给量的增大先增大后减小,而普通挤压加工后表面硬度随静压力和进给量的增大先增后减,且在两种加工方式下工件表面硬度基本不受挤压速度的影响.纵-弯复合振动超声挤压加工工艺适合Q235钢表面强化处理,构建的表面粗糙度和硬度的预测模型可用于指导Q235钢表面强化处理工艺生产.

关键词：超声挤压纵-弯复合振动表面粗糙度硬度预测模型

纵—弯复合振动超声挤压加工表面成形机理研究

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纵—弯复合振动超声挤压加工表面成形机理研究

作者：段玉涛河南理工大学

学位级别：硕士

纵-弯复合振动超声挤压加工是一种新型表面光整强化技术,该技术将二维超声振动加工工艺与挤压加工工艺深度融合,实现优势互补,以期获得更好的表面加工质量。本文以7075-T6航空铝合金为研究对象,从理论分析、数值模拟和工艺试验三个方面... 详细信息

纵-弯复合振动超声挤压加工是一种新型表面光整强化技术,该技术将二维超声振动加工工艺与挤压加工工艺深度融合,实现优势互补,以期获得更好的表面加工质量。本文以7075-T6航空铝合金为研究对象,从理论分析、数值模拟和工艺试验三个方面探究其在纵-弯复合振动超声挤压加工过程中表面成形机理。主要研究内容如下:首先,根据纵-弯复合振动超声挤压加工工作原理,构建了纵-弯复合振动超声挤压加工运动学模型和挤压压痕力学模型,定性分析了复合振动挤压加工时试件表面内应力大小与试件材料本身物理力学性能和挤压工艺参数关系。采用数值分析方法研究了各工艺参数对试件表面内应力的影响规律,结果表明:最大极限内应力随着静压力、半径、振幅和频率的增大而增大,随挤压速度及深度的增大而减小。其次,基于纵-弯复合振动超声挤压加工运动学模型,分别对纵向振动超声挤压加工和纵-弯复合振动超声挤压加工数值模拟,分析了内应力在不同时间步下分布情况,获得了挤压工艺参数变化对残余应力沿深度方向分布影响规律。结果表明:两种挤压方式下,试件表面为残余压应力,随深度增加残余压应力先增后减,后变为拉应力,至基体处接近为零。随静压力增加,残余应力和压应力层深度均有不同程度增大,而挤压速度对其影响相反,随振幅增加残余应力及深度呈小幅度增大趋势,相位差对残余应力影响很小,可忽略不计。最后,通过设计考虑交互作用的正交试验方案,分别进行纵-弯复合振动超声挤压加工试验和常规挤压加工试验,并对试件表面粗糙度、表面硬度及表面微观组织形貌进行测试分析,研究了各挤压工艺参数对试件表面粗糙度及表面硬度的影响规律,构建表面粗糙度和表面硬度预测模型,获得了最低表面粗糙度值和最大表面硬度值下最佳挤压工艺参数。结果表明:相同挤压工艺参数下,纵-弯复合振动超声挤压加工后试件表面粗糙度值优于常规挤压加工;试件表面硬度高于普通挤压加工;纵-弯复合振动超声挤压加工后试件表面形貌优于常规挤压加工和数控车削加工。本课题研究成果有助于进一步完善纵-弯复合振动超声挤压加工机理,为该技术的工程应用提供参考。

关键词：纵-弯复合振动超声挤压表面质量表面成形

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齿轮齿面超声挤压强化技术研究

齿轮齿面超声挤压强化技术研究

作者：赵慧玲北京交通大学

学位级别：硕士

齿轮传动是应用最广泛的一种传动方式,在机械工程领域发挥着不可替代的作用。近年来随着汽车、高速列车、航空航天以及工程机械等行业的飞速发展,对齿轮传动的性能也提出了更高的要求,而齿轮传动的性能与齿轮的强度和表面质量息息相关,... 详细信息

齿轮传动是应用最广泛的一种传动方式,在机械工程领域发挥着不可替代的作用。近年来随着汽车、高速列车、航空航天以及工程机械等行业的飞速发展,对齿轮传动的性能也提出了更高的要求,而齿轮传动的性能与齿轮的强度和表面质量息息相关,因此研究如何提高齿轮强度和表面质量将具有非常重要的现实意义。主要研究内容如下:结合超声挤压强化技术的特点和齿轮齿面渐开线的形成原理,设计了一套齿轮齿面超声挤压强化装置,实现了不规则表面的超声强化。利用有限元软件ANSYS Workbench对超声振动系统中的关键部件变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,获得了变幅杆的放大系数、谐振频率以及在谐振频率下的轴向位移分布曲线、最大应力应变分布曲线,确定变幅杆的放大性能和安全可靠性。采用正交实验法研究了工具头的进给速度、重复加工次数和超声波发生器电流对齿轮表面粗糙度和硬度的影响规律。实验结果表明:经过超声挤压强化后,齿轮表面粗糙度减小,齿面硬度也得到了提高。在本文的实验条件下,进给速度、重复加工次数、电流对齿轮表面粗糙度和硬度影响规律相似,其中影响最大的是进给速度,其次是电流,而重复加工次数的影响相对较小。基于实验结果构建了表面粗糙度与表面显微硬度的预测模型,采用F检验法进行显著性检验,结果表明在95%置信区间内回归方程显著。此外利用白光干涉表面轮廓仪对超声挤压强化处理过的齿面进行了测试,进一步表明超声挤压强化对齿面微观不平度有一定程度的修复作用。利用ABAQUS/explicit对齿轮齿面进行超声挤压强化有限元模拟,获得了强化后齿轮齿面的应力分布云图,以及静压力、进给速度和振幅对齿面残余应力的影响规律。有限元模拟结果表明:经过超声挤压强化后齿轮齿面产生残余压应力,静压力、进给速度对残余应力影响较大,而振幅对残余应力影响较小。

关键词：超声挤压齿面强化表面粗糙度硬度残余应力

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超声挤压轴类零件表面粗糙度预测模型分析

天津职业技术师范大学学报 2023年第2期33卷 37-41,47页

作者：贾海利常金鑫张璐璐天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222 北京航天新立科技有限公司第一事业部北京100039

为实现对超声挤压轴类零件表面粗糙度的合理预测,采用多元回归法、MLP神经网络法以及支持向量机回归法进行预测分析研究。将模型预估时所得数值与实际检测值进行比较分析,结果表明:相比于其他学者借助径向基神经网络构建的模型,其预测... 详细信息

为实现对超声挤压轴类零件表面粗糙度的合理预测,采用多元回归法、MLP神经网络法以及支持向量机回归法进行预测分析研究。将模型预估时所得数值与实际检测值进行比较分析,结果表明:相比于其他学者借助径向基神经网络构建的模型,其预测的相对误差为5.2%;借助多元回归法构建的模型具有更高的预测准确度,其预测的平均相对误差最小,最小值为4.92%。该预测模型可以进行不同参数下零件表面粗糙度的预测。

关键词：超声挤压正交试验 MLP神经网络支持向量机多元回归法

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超声挤压强化技术的研究现状及发展前景

超声挤压强化技术的研究现状及发展前景

第15届全国特种加工学术会议

作者：张勤俭王会英徐文胜韩连江刘成让北京交通大学数字化制造技术与装备研究所济南山科数控设备有限公司

介绍了超声挤压强化技术的特点、强化工艺效果及强化效果的主要影响因素,以及超声挤压技术的国內外发展概况、超声挤压系统的研究现状,并对超声挤压强化技术的应用前景做了描述。

关键词：超声挤压强化工艺效果挤压系统

来源： cnki会议评论

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超声挤压强化技术的研究现状及发展前景

电加工与模具 2013年第6期 11-14页

作者：张勤俭王会英徐文胜韩连江刘成让北京交通大学数字化制造技术与装备研究所北京100044 济南山科数控设备有限公司山东济南250131

介绍了超声挤压强化技术的特点和强化工艺效果及其影响因素,并对超声挤压技术的国内外发展概况、超声挤压系统的研究现状及超声挤压强化技术的应用前景做了描述。

关键词：超声挤压强化工艺效果挤压系统

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齿轮齿面超声挤压强化有限元模拟

电加工与模具 2018年第2期 55-59页

作者：赵慧玲张勤俭房善想北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

超声挤压强化可有效改善零件的表面质量,对齿轮进行超声强化可有效提高其传动的疲劳寿命和可靠性能。采用有限元分析法研究超声挤压强化过程中不同工艺参数对齿轮表面残余应力的影响规律。首先建立了齿轮超声挤压强化的三维有限元模型,... 详细信息

超声挤压强化可有效改善零件的表面质量,对齿轮进行超声强化可有效提高其传动的疲劳寿命和可靠性能。采用有限元分析法研究超声挤压强化过程中不同工艺参数对齿轮表面残余应力的影响规律。首先建立了齿轮超声挤压强化的三维有限元模型,然后基于该模型研究了静压力、进给速度、振幅对齿轮超声挤压后表面残余应力的影响规律。结果表明:超声强化后,齿轮表面残余应力约为360 MPa,静压力和工具头进给速度对强化后的残余应力分布影响较大,随着静压力增加,齿面最大残余应力和残余应力深度增大;随着工具头进给速度增加,表面最大残余应力和残余应力深度降低;而不同的振幅对齿面的残余应力影响差别不大。

关键词：超声挤压齿轮齿面有限元残余应力

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齿轮齿面超声挤压强化有限元模拟

齿轮齿面超声挤压强化有限元模拟

特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议

作者：赵慧玲张勤俭房善想北京交通大学机械与电子控制工程学院

齿轮作为生产实际中重要的传动部件,在机械工程领域发挥着不可替代的作用。随着我国高速列车、工程机械以及航空航天技术的飞速发展,对于齿轮、特别是高速重载齿轮的综合性能的要求日益增高。目前,常用的齿轮表面强化方法主要有渗碳渗... 详细信息

齿轮作为生产实际中重要的传动部件,在机械工程领域发挥着不可替代的作用。随着我国高速列车、工程机械以及航空航天技术的飞速发展,对于齿轮、特别是高速重载齿轮的综合性能的要求日益增高。目前,常用的齿轮表面强化方法主要有渗碳渗氮、涂层强化、激光淬火等传统工艺方法,以及近年来新兴的超声喷丸等强化方法。这些强化方法虽然在一定程度上改善了齿轮表面的性能,但仍不能彻底解决齿轮疲劳破坏问题。随着超声波技术的发展,超声挤压强化技术在表面强化领域显示出了独特的优势。将其引入到齿轮强化的工艺过程中对齿轮的表面性能的改善具有重要意义。本文采用有限元分析法将超声挤压强化应用于齿轮齿面,研究超声挤压强化过程中不同参数对齿轮表面残余应力的影响规律。首先建立了齿轮超声挤压强化的三维有限元模型,然后基于该模型研究了静压力、进给速度、振幅对齿轮超声挤压后表面残余应力的影响规律。结果表明:超声强化后齿轮表面残余应力约在360MPa。随着静压力的增大,最大残余应力和强化层深度都会增加,且变化程度较大,说明静压力对残余应力的影响至关重要。因为在超声挤压强化过程中,齿面受到工具头的静压力和高频动态冲击力的综合作用,材料内部产生塑性变形,形成残余压应力。增大静压力,可使齿面获得更多的能量,从而使得塑性变形进一步增大。因此,可以通过适当地增大静压力来提高齿轮表面的残余压应力。随着进给速度的增大,最大残余应力和强化层深度都会减小。因为当进给速度增大时,相邻冲击点之间距离增大,单位面积内冲击密度降低,齿轮表面被冲击的次数减少,使得齿面弹塑性变形减小,强化层深度减小,齿面最大残余应力也会随之减小。随着振幅的增大,表面最大残余应力和应力层深度都会增加,但是增加的程度不是很明显。因为在齿面超声挤压过程中,振幅影响动态冲击力,在其它工艺参数相同的情况下,不同振幅产生的动态冲击力差别较小,因此对残余应力影响较小。

关键词：齿轮齿面超声挤压有限元残余应力

来源： cnki会议评论

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超声表面强化技术的研究进展

制造技术与机床 2012年第10期 32-36页

作者：郑建新罗傲梅刘传绍河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

介绍了目前发展较为成熟的几种超声表面强化技术,如超声喷丸、超声挤压、超声滚压和超声振动辅助电火花脉冲放电等的基本原理、技术特点和研究进展,指出了各类超声表面强化技术研究中尚待解决的问题,并提出了超声表面强化技术的发展趋势。

关键词：超声表面强化超声喷丸超声挤压超声滚压超声振动辅助电火花脉冲放电