内螺纹冷挤压成形过程数值模拟技术基础研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文图3．16挤压过程螺纹牙形截面速度场的分布情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．46图3．17冷挤压内螺纹金相试样的扫描电子显微图片【29l⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．46图3．18内螺纹冷挤压试验系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47图3．19内螺纹冷挤压成形过程的挤压扭矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47图3．20内螺纹冷挤压成形过程的挤压温度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一48图4．1牙高率与螺纹连接强度的关

2、系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49图4．2工件底孔直径对挤压过程等效应变的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50图4．3工件底孔直径对挤压过程等效应力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯50图4．4工件底孔直径对挤压过程温度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51图4．5Q460高强度钢内螺纹冷挤压成形过程挤压扭矩随工件底孔直径的变化曲线⋯⋯⋯⋯⋯52图4．6Q460高强度钢内螺纹冷挤压成形过程工件挤压温度随工件底孔直径的变化曲线⋯⋯⋯52图4．7挤压速度对挤

3、压过程等效应变的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52图4．8挤压速度对挤压过程等效应力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53图4．9机床转速对挤压过程温度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53图4．10Q460高强度钢内螺纹冷挤压成形过程挤压扭矩随挤压速度的变化曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54图4．11Q460高强度钢内螺纹冷挤压成形过程工件挤压温度随挤压速度的变化曲线⋯⋯⋯⋯．54图4．12摩擦系数对挤压过程等效应变的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一55图

4、4．13摩擦系数对挤压过程等效应力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。56图4．14摩擦系数对挤压过程温度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．56图4．15Q460高强度钢内螺纹冷挤压成形过程挤压扭矩随冷却润滑液种类的变化曲线⋯⋯⋯．57图4．16Q460高强度钢内螺纹冷挤压成形过程工件挤压温度随冷却润滑液的变化曲线⋯⋯⋯．57图4．17试验指标为挤压扭矩时的因素之间交互作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。58图4．18试验指标为挤压温度时的因素之间交互作用分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．58图4．19因素水平与挤压扭矩的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．60图4．20因素水平与挤压温度的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯60图4．21内螺纹牙形状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61图4．22内螺纹表面形貌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61图5．1内螺纹低频振动冷挤压振动施加方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯64图5．2振动加工装置结构示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯65图5．3内螺纹低频振动冷挤压成形加工试验实物图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯65图5．4外加振动加工装置动力学仿真模型图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67图5．5ADAMS得到的振动板随时间的位移曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．68图5．6振动与传统内螺纹冷挤压摩擦系数之比与角速度之比的关系曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69XI内螺纹冷挤压成形过程数值模拟技术基础研究XII图5．7摩擦系数减小量与外加激振力和挤压速度之间的非线性关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯70图5．8摩擦系数减小量与激振力臂和挤压速度之间的非线性关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70图5．9摩擦系数减小量与外加激振力和激振力臂之间的非线性关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71图5．10内螺纹冷挤压成形过程摩擦系数随时间的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一73图5．11不加振动及外加20Hz低频振动摩擦扭矩所占总扭矩比例对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74图5．12不加振动与外加20Hz振动理论计算得到的扭矩曲线对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74图5．13内螺纹低频振动冷挤压振动的加载⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。76图5．14内螺纹低频振动冷挤压数值模拟成形过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．77图5．15内螺纹低频振动冷挤压试验加工实物图【3们⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．77图5．16数值模拟得到的扭矩曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．78图5．17试验加工得到的扭矩信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一78图6．1挤压丝锥结构图⋯⋯⋯