內螺紋低頻振動冷擠壓成形技術研究.pdf

1、目前伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，螺紋聯(lián)接類零件已經(jīng)廣泛應用于機械制造、儀器儀表制造、船舶及航空航天工業(yè)中，且越來越多的應用于高速度、大載荷及動載荷等情況下。因此，對螺紋聯(lián)接類零件的強度、硬度、精度及表面質量提出了更高的要求。內螺紋冷擠壓加工利用了金屬的塑性變形理論，確保了成形后的內螺紋牙形表層金屬組織纖維的連續(xù)性，從而可以充分滿足對螺紋聯(lián)接類零件的更高要求。但內螺紋冷擠壓加工仍然存在擠壓溫度和擠壓扭矩高、冷卻潤滑液不易進入擠壓區(qū)和擠壓絲錐

2、易磨損及折斷等問題。本文針對現(xiàn)有內螺紋冷擠壓加工中普遍存在的問題，通過將振動加工技術引入到內螺紋冷擠壓加工中，以達到改善現(xiàn)有擠壓區(qū)惡劣擠壓環(huán)境的目的。本文完成的主要工作和取得的成果如下：
　?。?）結合現(xiàn)有的傳統(tǒng)內螺紋冷擠壓加工原理和振動加工原理建立了內螺紋低頻振動冷擠壓加工原理。通過該原理分析了低頻振動冷擠壓可以有效減小擠壓絲錐同工件底孔材料之間的摩擦的原因。由于傳統(tǒng)內螺紋冷擠壓加工過程中擠壓絲錐對工件底孔材料產(chǎn)生的高擠壓力作用

3、，使得冷卻潤滑液大部分被擠出擠壓區(qū)，從而造成擠壓絲錐同工件底孔材料之間的摩擦成為干摩擦。這大大增加了擠壓絲錐的磨損，同時帶來了擠壓溫度和擠壓扭矩的增大，并且使擠壓絲錐極易折斷。而內螺紋低頻振動冷擠壓由于擠壓絲錐的有規(guī)律的振動，使得擠壓絲錐不是一直處于同工件底孔材料的接觸狀態(tài)，因此使得被封存在擠壓絲錐棱齒間凹槽處的冷卻潤滑液重新回到擠壓區(qū)，形成邊界潤滑膜。將干摩擦變?yōu)榱诉吔缒Σ?，從而大大減小了擠壓絲錐的磨損，進而減小了擠壓溫度和擠壓扭矩，

4、提高擠壓絲錐的使用壽命。
　?。?）根據(jù)內螺紋低頻振動冷擠壓加工原理和現(xiàn)有內螺紋冷擠壓加工環(huán)境，確定了振動加工裝置施加振動的方式和所施加振動頻率的范圍。設計內螺紋低頻振動冷擠壓振動加工裝置，保證振動源處產(chǎn)生的振動能有效地、穩(wěn)定地傳遞到擠壓絲錐上，從而實現(xiàn)擠壓絲錐沿其主擠壓方向上的低頻振動冷擠壓加工。
　?。?）對設計的內螺紋低頻振動冷擠壓振動加工裝置進行模態(tài)分析并進行結構改進。由所提取的前12階模態(tài)的振型可知，該振動加工裝置

5、的振動變形主要為振動加工裝置整體的振動變形和振動板的振動變形兩類。因此，可以通過在底座增設加強筋和增大底座壁厚來達到增加該振動加工裝置整體剛度的目的。
　?。?）對設計的內螺紋低頻振動冷擠壓振動加工裝置進行動力學仿真分析。通過對該裝置進行動力學分析可以得到不同激振參數(shù)下對振動板位移和振動桿角位移的變化規(guī)律，從而可以指導內螺紋低頻振動冷擠壓試驗。
　?。?）充分利用LabVIEW軟件和MATLAB軟件各自的優(yōu)勢來混合設計開發(fā)了

6、一個信號分析軟件，并且該軟件最終通過實驗驗證表明，可以十分方便的完成信號的分析處理。
　?。?）通過內螺紋低頻振動冷擠壓試驗在三種振動工藝參數(shù)條件下分別對內螺紋冷擠壓的影響可知：隨著激振頻率的不斷增大，擠壓絲錐棱齒同工件底孔材料在單位時間內的摩擦次數(shù)也在不斷增多，使得擠壓扭矩也不斷增大；隨著激振力的不斷增大，擠壓扭矩呈現(xiàn)為先減小后增大的趨勢；隨著激振力臂的不斷增大，擠壓扭矩總體呈不斷增大的趨勢；在其它工藝參數(shù)相同條件下，低頻振動冷