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传统的内螺纹加工采用切削方法,不仅效率低,而且切断了金属纤维,降低了零件的质量;挤压丝锥加工内螺纹是一种无屑加工方法,虽然保证了金属纤维的连续性,提高了内螺纹的强度和抗疲劳性能,但在抗拉强度高、延伸率低的材料上加工内螺纹受到了限制。复合丝锥是当前国内外在加工内螺纹方面采用的新型刀具,其结构新颖、独特,在抗拉强度高、延伸率低的材料上加工内螺纹显示出独特的优越性。
在实际应用中,由于挤压锥磨损是导致整个复合丝锥报废的原因,因此在复合丝锥的设计中,应提高挤压锥的寿命,并使切削锥和挤压锥的寿命趋于一致,争取复合丝锥寿命的最大化,这也是本文研究的基点。本文以复合丝锥加工高强度45号调质钢的大尺寸内螺纹为研究对象,采用计算机数值模拟的方法进行研究。运用刚塑性有限元模拟软件DEFORM-3D,对引起挤压锥磨损的主要因素进行分析,包括:挤压厚度、挤压速度、冷却润滑液的选择、齿顶宽等,并得出这些因素对挤压锥磨损的影响规律,通过分析发现,挤压厚度对挤压锥磨损的影响最大。在引起切削锥磨损的诸多因素中,切削力的影响是最直接的原因,基于切削过程的数值模拟,对切削齿不同的几何参数进行有限元分析和计算,为切削锥的设计提供参考,使切削锥和挤压锥的寿命尽量吻合。内螺纹的复合加工是一种高精度、高质量的加工工艺,对工件精度提出了很高的要求,并且底孔直径的选择对复合丝锥的寿命也有很大影响,因此本文分析了不同切削量、挤压量下的内螺纹成形情况,并对切削量为零时的情况跟经验公式进行对比,验证了分析的合理性,最后利用最小二乘法对模拟结果进行拟合,得出了切削量、挤压量与牙高率之间的关系和复合丝锥加工内螺纹的底孔直径计算公式。