花鍵軸冷滾壓精密成形理論與實驗研究.pdf

1、花鍵軸冷滾壓精密成形是一種無切屑的先進(jìn)制造技術(shù)，具有成形效率高、零件綜合性能好等優(yōu)點。冷滾壓成形是一種冷體積塑性變形過程，變形機理復(fù)雜，迄今還缺乏一套系統(tǒng)的理論和計算依據(jù)，因而影響了該工藝在生產(chǎn)實踐過程中的推廣和應(yīng)用。本論文針對成形工藝與裝備理論、成形零件精度控制中存在的問題，采用理論分析與試驗研究相結(jié)合的方法，對花鍵軸冷滾壓精密成形機理、力能參數(shù)計算、齒面強化機理、成形精度與質(zhì)量控制等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：

2、　　 通過花鍵軸冷滾壓精密成形過程的理論分析，得到分齒階段的旋轉(zhuǎn)條件和成形幾何條件，提出了限定滾壓輪最小齒數(shù)和齒頂涂層增加摩擦改善旋轉(zhuǎn)條件的滾壓輪設(shè)計方案；基于雙面無側(cè)隙嚙合運動，獲得了冷滾壓齒部成形時滾壓輪和工件接觸區(qū)特征和接觸點的滑動方式；應(yīng)用滑移線場理論，精確分析了花鍵軸冷滾壓成形過程的單位平均應(yīng)力，給出了滾壓輪和工件齒部接觸面積的計算方法和影響因素，并對冷滾壓成形過程滾壓力和滾壓力矩進(jìn)行了計算。為成形工藝參數(shù)的確定、機床及滾壓

3、輪的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　 在理論分析的基礎(chǔ)上，提出冷滾壓機床主軸阻尼減振方案，與企業(yè)合作研制了專用數(shù)控冷滾壓機床，解決了冷滾壓成形變形力劇烈波動導(dǎo)致零件成形精度低等關(guān)鍵問題；自主設(shè)計研制了花鍵軸冷滾壓精密成形過程的力能參數(shù)測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了對實際零件成形過程中動態(tài)滾壓力和滾壓力矩變化的在線測試，研究了滾壓輪轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度對最大滾壓力和最大滾壓力矩的影響，并對力能參數(shù)的理論計算結(jié)果進(jìn)行了驗證；首次對冷滾壓精密成形精度、表面質(zhì)量

4、和力學(xué)性能進(jìn)行了綜合試驗，分析了花鍵零的齒面金屬的流動特征，得到了變形區(qū)的作用范圍。揭示了冷滾壓成形及工藝參數(shù)對零件精度、質(zhì)量和性能的影響，獲得了齒面強化和硬化機理。結(jié)果表明，花鍵軸冷滾壓精密成形不僅能賦予零件復(fù)雜形狀與精確尺寸，而且使成形零件原有微觀組織得到改善，提高了花鍵的綜合性能，達(dá)到了零件的“成形/成性”的一體化調(diào)控，尤其適合國防等工業(yè)對于高質(zhì)量、高精度軸類件生產(chǎn)的需求。
　　 通過對自由分度式花鍵軸冷滾壓精密成形齒距累