小直徑開縫襯套制備工藝及性能研究.pdf

1、開縫襯套冷擠壓強(qiáng)化技術(shù)能顯著提高緊固孔的疲勞壽命，已廣泛應(yīng)用于航天航空、道路軌道等領(lǐng)域。開縫襯套是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵部分，其制備要求高，難度大。目前國外襯套制備技術(shù)已相當(dāng)成熟，國內(nèi)襯套制備技術(shù)還有待提高，特別是小直徑開縫襯套的制備。因此，本文基于雙軸柔性滾彎成形原理，對(duì)小直徑襯套制備工藝及性能展開研究，采用試驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法，主要工作及獲得成果如下：
　　1．針對(duì)剛性軸專用夾具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，并通過 ADAMS軟件對(duì)夾具進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿

2、真，驗(yàn)證了夾具裝夾的穩(wěn)定性和操作的可行性，該夾具可制備出直徑20mm~10mm的小直徑開縫襯套。利用改進(jìn)設(shè)備進(jìn)行雙軸柔性滾彎試驗(yàn)，分析剛性軸直徑、彈性輪外徑和帶材寬度對(duì)襯套成形極限尺寸的影響。說明襯套成形極限尺寸隨著剛性軸直徑的減小而減小。在使用直徑8mm以下剛性軸時(shí)，彈性輪外徑減小或帶材寬度減小，襯套成形極限尺寸隨之減小；在使用直徑8mm以上剛性軸時(shí)，彈性輪外徑或帶材寬度改變對(duì)襯套成形極限尺寸的影響不明顯。
　　2．建立了襯套翻

3、邊過程的三維有限元模型，并通過MATLAB圖像識(shí)別程序獲取翻邊半徑值，說明襯套翻邊不能與外模圓角完全貼合，翻邊半徑過大或過小，貼合情況越不理想。利用該仿真模型分析不同翻邊半徑下襯套的應(yīng)力、應(yīng)變分布及軸承工具受力情況，仿真結(jié)果表明：應(yīng)力隨著翻邊半徑的增大而增大。當(dāng)翻邊半徑為1mm和1.5mm時(shí)，翻邊外形較好，翻邊外部變形決定了最終翻邊形狀；當(dāng)翻邊半徑大于2mm時(shí)，翻邊開始出現(xiàn)皺曲缺陷，且翻邊變形差別較大。軸承受力隨著翻邊半徑的增大而增大。

4、根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)襯套進(jìn)行翻邊試驗(yàn)，翻邊外形良好。
　　3．用自制備小直徑開縫襯套進(jìn)行孔的冷擠壓試驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造配套擠壓芯棒及專用夾具。試驗(yàn)表明擠壓力隨著芯棒的運(yùn)動(dòng)先增大后減小，擠壓力隨著擠壓量的增大而增大，擠壓后孔壁存在一處凸脊，襯套變形破壞不能再次使用。對(duì)冷擠壓孔進(jìn)行殘余應(yīng)力檢測和顯微硬度測量，結(jié)果說明冷擠壓孔周存在壓應(yīng)力場，擠壓量越大，應(yīng)力值越大?？字茱@微硬度提升，擠壓量越大，提升值越大。檢測結(jié)果說明了基于小直徑開縫襯套的孔冷擠壓

5、強(qiáng)化效果，小直徑開縫襯套的性能良好。
　　4．建立了孔冷擠壓過程的三維有限元模型，仿真結(jié)果說明冷擠壓試樣表面的應(yīng)力呈現(xiàn)左右對(duì)稱分布，沿試樣厚度方向，最大應(yīng)力分布在中部，襯套最大塑性應(yīng)變在翻邊和開縫處。該模型通過殘余應(yīng)力檢測結(jié)果及文獻(xiàn)對(duì)比得到驗(yàn)證。利用該模型分析有無襯套擠壓、相對(duì)擠壓量、開縫寬度、襯套厚度和初孔直徑不同的情況下，試樣應(yīng)力分布、擠壓力和襯套變形情況。結(jié)果說明使用開縫襯套冷擠壓必然產(chǎn)生開縫效應(yīng)，但使擠壓力更均勻。相對(duì)擠壓