基于ABAQUS的絲杠冷打成形過程分析.pdf

1、高速冷打成形技術(shù)是利用金屬塑性成形的特點,采用高速運動的工具對工件毛坯進(jìn)行沖壓和打擊來強迫金屬流動,從而形成零件廓形的一種近凈成形加工方法。絲杠冷打是在工具和絲杠高速相對運動中,以高速斷續(xù)的方式擊打絲杠軸坯,使絲桿軸坯局部塑性變形形成絲杠螺紋的一種無屑塑性成形技術(shù)。本文研究絲杠冷打成形過程的運動關(guān)系和金屬變形規(guī)律,從而形成一種無切屑、高效率、高質(zhì)量的綠色制造技術(shù)。論文分析了基于往復(fù)沖擊和高速旋轉(zhuǎn)兩種絲杠冷打成形的方法和原理,建立了絲杠冷

2、打運動系統(tǒng)及幾何模型,分析了絲杠冷打的原理及運動關(guān)系,針對不同形式的成形過程和運動特點,建立了工具與工件之間的傳動關(guān)系式,以此為基礎(chǔ),分析了工具工作部分的結(jié)構(gòu)形式,給出了工具輪廓的數(shù)學(xué)表達(dá)式。建立絲杠冷打運動的三維實體模型,采用ABAQUS有限元分析軟件,對成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了絲杠成形過程不同時刻的應(yīng)力、應(yīng)變分布,研究了應(yīng)力、應(yīng)變隨時間的變化過程、變化規(guī)律以及摩擦對絲杠冷打成形的影響。仿真分析了絲杠冷打過程的金屬流動狀態(tài),得到

3、了絲杠不同成形的點的金屬流向和變形特點以及應(yīng)變大小。以應(yīng)力波理論為基礎(chǔ),建立了絲杠冷打過程的應(yīng)力波模型,獲得了應(yīng)力波的波速,為揭示冷打成形的機理提供了一種新的思路。基于模態(tài)分析方法,建立了絲杠模態(tài)分析的有限元模型,仿真研究了絲杠的振動特性,獲得了絲杠前十階模態(tài)的頻率和振型,這對冷打成形設(shè)備設(shè)計及工藝參數(shù)選擇、避免成形過程振動有很好的參考意義。設(shè)計完成了兩種絲杠冷打成形實驗裝置,以銅和鋁為工件材料進(jìn)行了絲杠滾打試驗,對成形試件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)形