7075铝合金冷搓成形本构关系及有限元分析应用研究

目的研究7075铝合金在高应变速率下的本构关系,并将其应用于有限元仿真分析中,以实现对7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程的精确预测。方法利用霍普金森压杆(SHPB)实验获得7075铝合金在1000~4500 s^(-1)应变速率下的真实应力-应变曲线。结合静态压缩实验在0.001 s^(-1)应变速率下的结果构建了优化的Johnson-Cook(J-C)本构模型,并应用有限元仿真对7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程进行模拟预测。结果当应变速率由0.001 s^(-1)上升至3000 s^(-1)时,7075铝合金的屈服强度增长较少,但当应变速率由3000 s^(-1)上升至4500 s^(-1)时,屈服强度提高了45 MPa。利用优化的J-C本构模型对真实应力进行预测,其平均相对误差与相关系数分别为0.35%和0.9992。有限元分析结果显示,在成形过程中,铆钉零件任意部位的最大应变速率基本低于4500 s^(-1)。外形预测结果与实际测量值的最大绝对误差为0.08 mm,最大相对误差为3.45%。结论当应变速率由3000 s^(-1)上升至4500 s^(-1)时,7075铝合金展现出了明显的应变率强化效应,优化的J-C本构模型能够准确预测7075铝合金在0.001~4500 s^(-1)应变速率范围内的真实应力。将其应用于有限元分析能够准确预测7075铝合金环槽铆钉冷搓成形过程。

渐开线花键冷搓成形模具设计及制造

介绍了花键冷搓工艺，并在成功研制出多种渐开线花键冷搓成形模具的基础上。

渐开线花键冷搓成形工艺中咬入条件的建立

针对渐开线花键冷搓成形工艺建立了咬入条件，从而为冷搓工艺的顺利进行提供了保障。

花键冷搓成形力正交试验分析

确定了花键轴零件冷搓时所使用搓齿刀具的基本参数,依据金属流动性规律,合理简化了花键轴零件冷搓时模具的三维模型。应用DEFROM-3D软件对花键轴零件的冷搓成形过程进行了数值模拟,模拟所得齿形与实际基本保持一致。以花键轴零件冷搓过程中的毛坯材料（力学特征）、搓制速度、摩擦系数作为影响因素,基于数值模拟并选择全程、咬入和粗搓3个阶段的径向和切向成形力进行了极差分析和方差分析,得出了各个因素对于冷搓成形力的影响程度。此外,对冷搓过程中上述3个影响因素进行了综合分析,得出了各影响因素的变化对于成形力大小变化的影响规律。

工艺参数对冷搓成形花键晶粒影响的跨尺度分析研究

多场跨尺度分析研究有助于提高成形质量,分析花键成形过程中材料内部微观组织演变规律,对工艺优化、质量预测与控制具有非常重要的指导意义。建立了冷搓成形加工的热力耦合模型并进行了仿真模拟,分析了模拟结果的宏观尺寸及成形过程中工件微观组织演变规律,并通过改变进给速度和摩擦因数,分析工件成形过程中晶粒尺寸在不同工艺参数下的变化趋势,得到进给速度和摩擦因数对晶粒尺寸的影响,为进一步研究材料内部微观组织演变规律,花键形性一体化制造提供理论依据。

冷搓成形工艺参数对花键晶粒度影响的研究

根据花键轴零件冷搓时所使用刀具的参数以及轴坯的基本参数建立模型;对花键轴的冷搓加工过程进行数值模拟,模拟的花键齿形与实际相符。在此基础上设置模型的微观仿真参数,从微观层面上对加工过程中微观尺寸的变化进行仿真。由于材料性能与其晶粒尺寸有关,故冷搓成形过程中以微观晶粒尺寸与数量变化情况作为指标,采用正交试验探究摩擦因数、搓齿运动速度以及环境温度对晶粒度的影响程度。通过极差和方差法分析3个因素对材料微观晶粒尺寸的影响,得到搓齿运动速度对晶粒尺寸的影响显著。

渐开线花键冷搓成形数值模拟关键技术研究

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,借助于有限元软件ANSYS对渐开线花键冷搓成形的过程进行了数值模拟,对其中一些关键技术进行了研究,并通过模拟的顺利实现证实了其有效性。

基于ANSYS渐开线花键冷搓成形全过程的数值模拟

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,综合考虑成形中的几何非线性、状态非线性、材料非线性以及工件与刀具的接触摩擦因素,借助有限元软件ANSYS对渐开线花键冷搓成形的过程进行数值模拟,方法新颖独特,其应用将对刀具的设计有参考作用。

渐开线花键冷搓成形非线性有限元分析

讨论了渐开线花键冷搓成形过程中的几何非线性、状态非线性、材料非线性及工件与刀具的接触摩擦因素,借助于有限元软件ANSYS对渐开线花键冷搓成形过程进行了成功的数值模拟,其应用将有助于花键冷搓成形新理论与相关新工艺进一步完善与发展。

基于ANSYS渐开线花键冷搓成形的数值模拟

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,借助软件ANSYS,对渐开线花键冷搓成形过程进行了数值模拟,并对成形结果进行了分析研究,得出其变形及应力分布的规律,定量地计算出成形后工件的具体形状,得出齿形轮廓上不同节点具体回弹量。模拟结果可以代替反复的实物试验,为生产实际提供可贵的参考。有助于花键冷搓成形理论、花键搓齿板的设计与相关工艺进一步完善与发展。

哈克抽芯铆钉钉杆冷搓成形工艺研究与优化

基于外螺纹与花键冷搓成形机理,初步设计哈克抽芯铆钉钉杆上环形沟槽冷搓成形模具,并根据冷搓金属流动规律计算得出毛坯直径。利用DEFORM-3D对冷搓过程进行模拟,观察了成形过程中等效应变的分布情况。利用基于累计分布概率的应变均匀性评价方法与正交试验,研究咬入角、搓制速度和摩擦系数对应变均匀性的影响规律。通过极差与方差分析得出各因素对应变均匀性的影响程度从大到小依次为:摩擦系数、咬入角、搓制速度;最优工艺参数组合为咬入角为2°、搓制速度为200 mm·s^-1、摩擦系数为0.4。最后进行试模验证,实验制件槽形饱满,表面光滑,无裂纹、折叠等缺陷,与数值仿真结果取得较好的一致性。

渐开线花键冷搓成形数值模拟

运用增量加载步长的确定、单元公式选择、动态边界处理、设置实常数及各求解控制选项等方法,实现了渐开线花键冷搓成形的数值模拟。并对成形结果进行了分析研究,得出其变形及应力分布的规律,定量地计算出成形后工件的具体形状,计算出齿形轮廓上不同节点具体回弹量。根据模拟结果试制的搓齿刀具经生产实际检验为合格。这一成果,可以代替反复的实物试验,并有助于花键冷搓成形理论、花键搓齿板的设计与相关工艺由经验分析、定性分析走向定量分析。

基于有限元数值模拟花键冷搓成形关键技术分析

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,借助于有限元软件ANSYS对渐开线花键冷搓成形过程进行了数值模拟,对其中一些关键技术进行了研究,并通过模拟的顺利实现证实了其有效性。

介绍一种大量生产用的冷搓成型机床

本文介绍了冷搓成型机床的原理与应用情况。

花键冷搓成形工艺

一、引言 花键冷搓成形工艺是20世纪50年代初由RO-TO-FLO公司发明的专利制造技术。由于其生产效率高,加工零件精度高,节约材料和降低成本,在国际上大批量生产领域得到一定的应用。

EST渐开线花键搓齿刀开发制造与应用

给出搓齿刀的定义,介绍花键冷搓工艺,并在实际制造搓齿刀具的基础上,总结出了渐开线花键搓齿刀的设计原则及制造工艺,分析影响搓齿花键精度的主要因素,介绍渐开线花键搓齿刀的精度指标,搓齿刀修磨。

渐开线花键搓齿板的设计原则

鉴于渐开线花键冷搓工艺具有高效、节能的优点，近年来，一些大型齿轮厂、变速器厂相继从国外引进了冷搓成形设备（冷搓机）来生产花键轴，以满足国内汽车工业及机器制造业对花键品种及使用量的日益增长的需求。采用冷搓成形工艺，使花键生产变得快捷高效、节能节材，并可提高花键力学性能及制造精度。从该工艺在国内使用的初期至今，相关企业进行了大量的理论分析、测试及实验研究，