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

1、超聲振動冷拔傳動軸是一種在傳統(tǒng)冷拔過程中疊加超聲振動能的傳動軸冷拔工藝。本課題主要針對傳統(tǒng)冷拔傳動軸精度不高（低于IT8）、模具磨損快、表面質量差等缺點，通過疊加超聲振動以減摩降載實現(xiàn)精密冷拔，使產品能夠直接裝配軸承使用。本文是在預處理工藝（酸洗、中和、磷化、皂化等）和冷拔模具結構參數(shù)優(yōu)化條件下，對超聲振動冷拔傳動軸進行有限元仿真分析、工藝參數(shù)優(yōu)化、以及對超聲振動冷拔傳動軸實驗裝置進行了初步設計。
　　以冷拔Φ50mm的45鋼傳動

2、軸為研究對象，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分別對常規(guī)和超聲振動冷拔傳動軸過程進行了有限元模擬仿真分析，結果表明：超聲振動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后冷拔模具和工件之間的斷續(xù)接觸和高速沖擊起到的減摩降載作用造成的；超聲振動冷拔傳動軸的摩擦力比常規(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；另外超聲振動對減徑區(qū)作用比

3、定徑區(qū)明顯。
　　采用正交實驗法對超聲振動冷拔傳動軸的三個主要工藝參數(shù)（冷拔速度、頻率、振幅）進行仿真優(yōu)化設計，結果表明：三個主要工藝參數(shù)對超聲振動冷拔傳動軸的影響次序為：振幅影響最大，振動頻率影響次之，冷拔速度影響相對較小；優(yōu)化后得到的最佳工藝參數(shù)組合為：振幅 A=0.06mm、振動頻率f=40kHz、冷拔速度V=9m/min。對優(yōu)化參數(shù)條件下的仿真結果與常規(guī)冷拔仿真結果進行了對比分析，結果表明：冷拔力的平均值、減徑區(qū)接觸壓應力