精密軸承內圈超聲滾擠壓加工表面微觀形貌研究.pdf

1、精密滾動軸承是航空航天、高速運輸和軍工裝備等高精尖領域的關鍵基礎件，其套圈表層性能的提高可以最大程度地避免精密滾動軸承因早期失效而引發(fā)機械故障，是其裝機裝備運行性能和可靠性的關鍵；套圈表層性能是指表面微觀形貌和表面層物理力學性能等因素的綜合體現(xiàn)。超聲滾擠壓復合加工與傳統(tǒng)滾擠壓加工相比，具有滾壓摩擦力小、成形表面粗糙度值低等一系列優(yōu)點，同時可以在套圈表層形成有益的殘余壓應力。本文以精密軸承內圈為研究對象，采用超聲滾擠壓加工技術，研究超聲滾

2、擠壓加工表面微觀形貌的形成機制，探討超聲滾擠壓加工參數(shù)對軸承套圈表面微觀形貌的影響規(guī)律。
　　基于金屬彈塑性變形理論，分析超聲滾擠壓過程中工具頭與精密軸承內圈接觸之間的運動特征及相互作用關系，建立工具頭與精密軸承內圈的接觸力學模型和運動學模型，研究工具頭與內圈接觸過程中滾擠壓力、彈塑性小變形發(fā)生的力學本質。
　　分析超聲滾擠壓加工表面微觀形貌成形原理，建立超聲滾擠壓加工表面微觀輪廓高度理論模型，運用 MATLAB仿真軟件對不

3、同加工參數(shù)下超聲滾擠壓加工表面微觀形貌理論模型進行分析，探討不同加工參數(shù)對軸承內圈表面微觀形貌的影響規(guī)律；采用ABAQUS仿真軟件建立軸承內圈超聲滾擠壓加工動力學仿真模型，分析不同加工參數(shù)對內圈表層金屬流動及表面粗糙度的影響規(guī)律，揭示超聲滾擠壓加工表面微觀形貌的形成機制。
　　制訂不同加工參數(shù)下超聲滾擠壓試驗方案，通過粗糙度測量儀對內圈表面粗糙度進行測量，分析工件轉速、工具頭進給速度以及預擠壓力三個加工參數(shù)對套圈表面粗糙度的影響規(guī)

4、律；通過與仿真結果的對比分析，揭示超聲滾擠壓加工表面微觀形貌的形成機理。運用考慮超聲滾擠壓加工參數(shù)間交互作用的二階響應曲面法建立超聲滾擠壓軸承內圈表面粗糙度預測模型，優(yōu)化加工參數(shù)，確定最優(yōu)加工參數(shù)的組合方式。
　　試驗結果表明，超聲滾擠壓加工參數(shù)對零件表面粗糙度有顯著性的影響。預擠壓力在150N~300N范圍內，零件表面粗糙度隨壓力的增大而減小，可達到Ra0.268；超過300N，表面粗糙度隨壓力的增大而呈增大趨勢。隨零件轉速和滾