内螺纹低频振动冷挤压试验研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAslrOnau“caSinicaFeb．252013V01．34No2442—450ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：Ehkxb．buaa．edu．cahkxb@buaa．edu．CR内螺纹低频振动冷挤压试验研究梁瑜轩，黎向锋*，左敦稳，黄小龙，缪宏南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016摘要：内螺纹低频振动冷挤压加工是通过挤压丝锥棱齿的振动挤压，将传统内螺纹冷挤压加工中的干摩擦状态转变为更有利的边界摩擦状态，从而改善传统内螺纹冷挤压加工过程中冷却润滑液不易

2、进入挤压区的严重缺陷。通过试验可知：随着激振频率的不断增大，挤压扭矩呈不断增大趋势；随着激振力的不断增大，挤压扭矩呈现为先减小后增大的趋势；随着激振力臂长度的不断增大，挤压扭矩总体呈不断增大的趋势。在其他工艺参数相同条件下，低频振动冷挤压可以进一步提高传统内螺纹的牙高率和改善牙顶处凹陷的缺陷，从而提高冷挤压内螺纹的抗疲劳强度及获得更好的表面形貌。关键词：内螺纹；冷挤压；低频振动；挤压扭矩；摩擦中图分类号：V261-2+7；TG376．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)02—0442—09随着现代工业的飞速发展

3、，对螺纹紧固件的性能及其抗疲劳制造技术提出了更高的要求。因此，可以利用金属的塑性成形原理来对内螺纹进行冷挤压加工[1。3]。利用工件组织的塑性变形改善内螺纹的组织结构，使其获得良好的抗疲劳性能及机械性能[4]。但国内外的研究表明，内螺纹冷挤压加工过程中普遍存在着一些不足之处：①被挤压工件会产生较大的变形抗力，因此对挤压丝锥的材料、结构及加工制作提出了更高的要求；②挤压丝锥的制造成本较高；③挤压丝锥的使用寿命较低，由于在内螺纹冷挤压过程中挤压丝锥承受很大的挤压力和挤压扭矩，因此挤压丝锥较容易磨损甚至是折断；④挤压扭矩较高[5。6]。

4、基于上述普遍存在的问题，本文将振动加工技术引入到传统内螺纹冷挤压加工过程中，从而改善挤压区恶劣的挤压环境，减小挤压扭矩和提高挤压丝锥使用寿命。内螺纹低频振动冷挤压加工是通过一套振动加工装置在车床上进行的。该加工装置能将振动源上的振动平稳传递到挤压丝锥上，使挤压丝锥能够在冷挤压内螺纹过程中进行低频振动加工[7。1I。在内螺纹低频振动冷挤压加工过程中，主要考虑的是挤压丝锥棱齿的振动频率和振动幅度，而相对于该振动加工装置而言，可通过调节所施加的激振频率来调节挤压丝锥棱齿的振动频率。通过调节振动加工装置的激振力和激振力臂长度来调节挤压丝锥

5、棱齿的振动幅度[12。15

6、。因此利用所设计的振动加工装置进行内螺纹低频振动冷挤压试验，以考察激振频率、激振力和激振力臂长度这3种振动工艺参数对低频振动冷挤压内螺纹的影响，并与传统冷挤压内螺纹成形质量作对比。收稿日期：2012-02-29；退修日期：2012—03—19；录用日期：2012—04—03；网络出版时间：2012—09—1712：31网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20120917．1231．003html基金项目：空装“十一五”预研项目*通讯作者．Tel．：025-8

7、4892804E-mail：fxli@nuaaedu．CEI嘲用榕武lLiangYX，LiXF，ZuoDW，eta1．Experimentalresearchoninternalthreadformationbycoldextrusionbasedonlowfrequencyvibration．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013．34(2)：442-450．粱瑜轩。黎向锋．左教稳．等．内螺纹低频振动冷挤压试验研究航空学报．2013，34(2)：442-450÷梁瑜轩等：内螺纹低频振动冷

8、挤压试验研究1试验材料与方法1．1试验材料基于试验成本和主要试验目的考虑，没有选用高强度钢，而选用2A12硬铝合金这种相对容易挤压成形的材料进行内螺纹低频振动冷挤压试验。其化学成分如表1所示，其力学性能：抗拉强度460MPa，屈服强度360MPa，延伸率16％。表12A12硬铝合金化学成分Table1Chemicalcompositionofhardaluminumalloy2A12wt％1．2试验方法在国产6140车床上进行了M22×1．5低频振动冷挤压内螺纹试验。挤压丝锥采用圆锥式棱齿结构，材料为M35高速钢，其表面进行氮化铝

9、钛处理，图1为试验所用挤压丝锥实物图。机床转速为25r／min，工件底孑L直径为21．25mm，润滑液为PDMS聚二甲基硅氧烷。图l挤压丝锥Fig．1Extrusiontap试验使用的外置振动加工装置的总体结构示意图及三维分解示意图如图2所示[16