超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸過(guò)程有限元仿真分析及工藝參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸是一種在傳統(tǒng)冷拔過(guò)程中疊加超聲振動(dòng)能的傳動(dòng)軸冷拔工藝。本課題主要針對(duì)傳統(tǒng)冷拔傳動(dòng)軸精度不高（低于IT8）、模具磨損快、表面質(zhì)量差等缺點(diǎn)，通過(guò)疊加超聲振動(dòng)以減摩降載實(shí)現(xiàn)精密冷拔，使產(chǎn)品能夠直接裝配軸承使用。本文是在預(yù)處理工藝（酸洗、中和、磷化、皂化等）和冷拔模具結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化條件下，對(duì)超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸進(jìn)行有限元仿真分析、工藝參數(shù)優(yōu)化、以及對(duì)超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。
　　以冷拔Φ50mm的45鋼傳動(dòng)

2、軸為研究對(duì)象，采用“同步加載，多步求解”方式施加縱向載荷，利用ANSYS Workbench和Pro/E分別對(duì)常規(guī)和超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬仿真分析，結(jié)果表明：超聲振動(dòng)可以有效減小冷拔力和摩擦力，但摩擦力的減小程度明顯不如拉拔力，這主要是由于疊加超聲振動(dòng)后冷拔模具和工件之間的斷續(xù)接觸和高速?zèng)_擊起到的減摩降載作用造成的；超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸的摩擦力比常規(guī)冷拔摩擦力小，且定徑區(qū)摩擦力都大于減徑區(qū)摩擦力；另外超聲振動(dòng)對(duì)減徑區(qū)作用比

3、定徑區(qū)明顯。
　　采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸的三個(gè)主要工藝參數(shù)（冷拔速度、頻率、振幅）進(jìn)行仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果表明：三個(gè)主要工藝參數(shù)對(duì)超聲振動(dòng)冷拔傳動(dòng)軸的影響次序?yàn)椋赫穹绊懽畲?，振?dòng)頻率影響次之，冷拔速度影響相對(duì)較小；優(yōu)化后得到的最佳工藝參數(shù)組合為：振幅 A=0.06mm、振動(dòng)頻率f=40kHz、冷拔速度V=9m/min。對(duì)優(yōu)化參數(shù)條件下的仿真結(jié)果與常規(guī)冷拔仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明：冷拔力的平均值、減徑區(qū)接觸壓應(yīng)力