摘要：为研究丝杠冷滚打成形过程中滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量与变形力之间的关系,在丝杠冷滚打成形原理的基础上建立了有限元仿真模型。通过仿真获得单次滚打以及多次滚打成形过程中,变形力随滚打轮半径、滚打轮圆角半径和打入量的变化规律;设计了正交试验,研究打入量、滚打轴转速、滚打轮厚度及工件转速4个因素对变形力的影响规律。在自行设计的冷滚打成形丝杠设备上进行实验,测得变形力的变化趋势与仿真结果基本一致,验证了有限元仿真模型的正确性。

摘要：由于传统扩口成形在加工长锥管精密零件时存在局限性,将增量成形技术引入金属管管端成形,针对304不锈钢管扩口变形的成形特点提出了一种长锥管增量成形扩口工艺,设计了合理的试验工装。基于ABAQUS/Explicit建立了管端增量成形的仿真模型,通过数值模拟的方法对工艺参数进行了初选并预测了管端扩口成形缺陷,仿真结果表明,随着滚压头的进给,成形区底部材料发生失稳屈曲,因此,在长锥管扩口成形中存在成形极限,而影响成形极限的主要因素为摩擦和扩口高度,在此基础上提出了多道次成形改进方案。最后通过试验验证了改进后工艺的可行性和成形件的可靠性,极大地缩短了生产周期,并节约了成本。

摘要：为了在减轻车架重量的同时尽可能提高其动、静态结构性能,以车架纵梁、横梁结构参数为设计变量,特别采用最优拉丁实验设计方法进行了样本数据设计,并运用Kriging方法构建了车架NVH、扭转刚度、弯曲刚度及车架质量等性能参数的多目标优化系统的近似模型,利用模糊多目标粒子群算法对近似模型进行了优化,得到了Pereto最优解集。结果表明,所建立的Kriging近似模型适合解决组合优化问题,在多个性能指标满足设计要求的同时,成功实现了车架结构的轻量化。

摘要：以典型圆锥台作为研究对象,由材料的变形机理出发,解析制件整体精度的机理和主要影响因素。采用Box-Behnken设计(BBD)试验方法,对主要影响因素中的工具头直径、层间距、板厚、成形角设计四因素三水平曲面响应试验,建立两个方向上几何误差的二阶响应模型,得到工艺参数对制件在水平方向和垂直方向上精度的单一及交互影响规律。最后,利用响应模型对两个方向几何误差进行同步最小优化,得到制件整体精度最优时的工艺参数组合:工具头直径6 mm、层间距0.5 mm、板厚1 mm、成形角45°,此时两个方向的几何误差分别为1.914 6 mm和-0.157 mm,实现了制件整体精度的工艺优化和稳健控制。

摘要：单点增量成形过程中的变形能对加工成本控制及工具头与材料之间的热效应和摩擦效应有直接影响。以典型圆锥形制件为研究对象,采用BBD实验方法,设计四因素三水平实验方案,利用响应面法研究工具头直径d、层间距Z、板厚t和成形角α对变形能的影响,并得到变形能的多元二次预测模型,最后以变形能最小为目标对该模型进行优化。实验结果表明:板厚对变形能的线性影响最显著,随着板厚的增大变形能增大,工具头直径越大所需变形能越大,成形角增大时所需的变形能增大;变形能最小的工艺参数组合是工具头直径4.0mm、层间距0.95mm、板厚0.57mm、成形角45°。

摘要：成形力过大一直是制约单点增量成形技术发展的主要问题之一,针对该问题将超声振动引入单点增量成形技术中,用以降低成形力。为定量揭示超声振动降低成形力的作用机制,对超声振动-单点增量复合成形技术的工作原理和运动规则进行分析总结,取成形接触区域板料微元作为重点分析对象,建立球坐标应力平衡方程,并对接触面上的各向应力进行积分,提炼板料变形处的受力情况并对其进行解析化表达,构建一种关于超声振动-单点增量复合成形技术成形力的解析模型,借此得到施振参数和工艺参数对成形力的影响规律。通过试验对解析模型进行验证,设计开发超声振动主轴及板料夹持系统,搭建Kistler的成形力测试系统。试验表明超声振动可以有效降低成形力,同时存在合适范围的频率和振幅使得成形力达到极小值,且试验中的施振参数和工艺参数对成形力的影响规律与理论计算结果具有很好的一致性,验证了解析模型的正确有效性。研究成果为深入分析超声振动对单点增量成形力的影响提供了理论及技术依据。

摘要：在单点增量成形过程中,板料的悬空特性和制件的回弹效应使成形过程易发生失稳,制件易产生起皱和破裂等缺陷。为解决制件的悬空区失稳和回弹问题,将静压支撑和超声振动引入单点增量成形技术中进行辅助成形。以典型圆锥台为研究对象,针对制件在轴向和法向几何误差的产生机理,设计相应的静压支撑系统和超声振动系统,通过试验研究静压支撑和超声振动对工件轴向误差和形面法向误差的影响规律。结果表明:静压支撑能够降低工件轴向误差41.98%;超声振动可以降低形面法向误差84.21%.

摘要：采用连续分度方式冷滚打花键时滚打轮和工件间存在一个干涉运动,实际生产中将机床滚打头部分整体倾斜一个安装角以减小干涉量。在安装角作用下,滚打轮成形轮廓发生变化,带来新的成形误差。分析了干涉现象产生的原理,设计了改进的滚打头结构,利用斜铜套将滚打轮自转轴反向倾斜一个安装角,使滚打轮成形轮廓不变。建立了计算滚打轮在键槽截面上成形曲线的数学模型,利用键槽宽度误差对冷滚打成形误差进行了表征。当冷滚打机床采用现有滚打头结构时,设置安装角虽然提高了成形精度,仍存在较大的成形误差;采用改进的滚打头结构时,安装角在一定范围内取值,干涉量和滚打头倾斜带来的成形误差均减小为0 mm.改造机床滚打头部分进行冷滚打实验,精确测量了试样键槽轮廓,结果表明:不设置安装角时,键槽宽度误差的实测值与理论计算相符;设置安装角时,键槽宽度误差的实测值及其相对变化量都很小。实验验证了改进的滚打头结构的合理性。

摘要：为了提高超声滚挤压轴承套圈的表面性能,以轴承套圈为研究对象,通过超声滚挤压试验,对试验结果进行数理统计分析,研究加工参数对超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度的影响;再对超声滚挤压试验进行正交试验设计,将超声滚挤压轴承套圈表面粗糙度与各加工参数相互匹配,建立响应曲面和BP神经网络模型,两个模型试验结果与预测结果的对比表明所建立的轴承套圈表面粗糙度BP神经网络模型的相对误差控制在4. 5%左右,最大误差不超过5. 06%,预测结果具有更高的可信度,且优于响应曲面模型预测结果,可以进行不同超声滚挤压参数的轴承套圈表面粗糙度的预测。

摘要：研究了AZ31B镁合金方锥件的侧壁负回弹问题和成形件壁厚问题。针对侧壁负回弹部分设计了4因素3水平正交实验,通过机床实验研究了成形角、成形温度、下压量和成形高度对成形件侧壁负回弹量的影响程度,并通过数值模拟进行验证。结果表明,对方锥件侧壁负回弹量的影响程度从高到低分别为:成形角、下压量、成形温度、成形高度。仿真结果和机床实验结果均表明负回弹段是影响成形件回弹的重要部分。仿真结果还表明:不同的支撑方式对成形件的壁厚分布有重要影响,下压板伸出方式下的侧壁壁厚比下压板未伸出方式下的壁厚被减薄的更加均匀,壁厚极差较小;下压板伸出方式可有效减小负回弹段的回弹值。