基于塑性理论的内螺纹冷挤压底孔直径公式研究

根据等体积变形法结合金属塑性变形理论推导了内螺纹冷挤压工艺中工件底孔直径的计算公式,并结合内螺纹尺寸参数、挤压丝锥结构参数以及金属本身的塑性性能参数对公式进行了修正。基于DEFORM-3D建立了内螺纹冷挤压的数值模拟模型,选择3种不同塑性的材料,以60%和100%的牙高率为参照标准进行数值模拟加工和试验,对所推导的底孔直径计算公式进行了验证,结果表明,3种材料的内螺纹牙高率的数值模拟结果和试验结果与理论计算结果一致,牙高率误差小于5%。说明基于塑性变形理论推导的内螺纹冷挤压工件预制底孔直径计算公式准确有效,可为内螺纹冷挤压工艺中底孔直径的确定提供理论参考。

工艺参数对楔横轧螺纹轴心部质量的影响

楔横轧轧制轧件时,轧件受两向压应力、一向拉应力作用,轧件心部可能产生疏松、裂纹等心部缺陷,采用Deform-3D三维有限元软件模拟了不同工艺参数条件下楔横轧轧制螺纹轴类件的成形过程,从理论上分析了各种工况下轧件内部易产生缺陷的应力应变的变化特点,得出齿高变化率和螺旋升角对轧件心部质量的影响规律。研究结果表明,齿高变化率较大或螺旋升角随螺纹齿形中径尺寸变化时,轧件心部应力、应变都较小。选取合适的工艺参数,螺纹轴内部不会出现心部缺陷。

工件底孔直径对冷挤压内螺纹牙高率的影响

为了建立底孔直径和牙高率之间的关系,以40Cr合金钢为研究对象,通过数值模拟分析了挤压过程中挤压扭矩和挤压温度的变化规律,以及底孔直径对内螺纹牙形饱满度和牙高率的影响;利用MATLAB对试验结果进行数据拟合,得到内螺纹牙高率与底孔直径之间的关系式;通过内螺纹冷挤压试验验证了数值模拟结果的可靠性和拟合公式的准确性。研究结果表明:在内螺纹冷挤压初始阶段,挤压扭矩和挤压温度快速上升;在挤压校正阶段,挤压扭矩迅速下降,挤压温度下降较慢。对于M8×1.25 mm的内螺纹,工件底孔直径控制在Φ7.33~Φ7.40 mm时,将挤压后的内螺纹牙高率满足连接强度要求,且底孔直径为Φ7.33 mm时,可以保证内螺纹连接强度为100%的同时降低加工难度,提高挤压丝锥的使用寿命。