螺纹短收尾表面折叠形成机理及滚压工艺参数仿真

短收尾螺纹螺栓具有结构紧凑、质量轻、连接可靠等优点,在航空航天领域中被广泛使用。然而在螺栓加工时,收尾区域容易产生折叠缺陷,严重影响螺栓的疲劳寿命。因此需要开展螺纹短收尾表面折叠形成机理及工艺参数影响的研究。首先,建立了螺纹及其收尾滚压的有限元数值仿真模型,分析了短收尾折叠缺陷的形成过程,揭示了螺纹短收尾表面折叠的形成机理。之后,探究了收尾滚压工艺对收尾折叠量的影响,构建了滚压工艺参数-折叠量数学回归模型,并对滚压工艺参数进行了优化。研究结果表明:螺纹短收尾表面折叠主要出现在加工后期,滚丝轮收尾对螺栓螺纹收尾圆弧过渡区域产生挤压作用是造成折叠的主要原因。随着滚压加工的进行,过渡部分厚度越来越小,材料剧烈变形,会进一步导致折叠缺陷的加重。基于构建的滚压工艺参数-折叠量数学模型,分析发现进给量对折叠量的影响显著,随着其取值的增加,收尾折叠呈现先减小后增大的变化趋势。