基于预应力加工的螺杆残余应力分布研究.pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2016年第4期基于预应力加工的螺杆残余应力分布研究+覃孟扬，徐兰英，罗永顺，喻菲菲，周莉(广东技术师范学院机电学院，广州510665)摘要：预应力车削是一种可以调整工件表面残余应力的加工方法，为了了解预应力对螺杆结构加工残余应力分布的影响，对螺杆不同部位预应力分布进行理论分析，并推导相应的计算公式，通过加载不同预应力的螺杆预应力车削试验，证明了螺杆预应力对残余应力分布的作用，并分析对比预应力以及残余应力的变化，试验结果验证了理论的准确性。结合

2、螺杆疲劳破坏的产生特点，讨论预应力分布对疲劳强度的影响，认为预应力车削有利于提高螺杆疲劳强度。关键词：螺杆加工；预应力加工；加工残余应力；疲劳强度中图分类号：TG62文献标志码：A文章编号：1671-3133(2016)04删6—06DOI：10．16731／j．enki．1671—3133．2016．04．005Residualstressdistributionofscrewbypre．stressmachineQinMengyang，XuLanying，LuoYongshun，YuFeifei，ZhouLi(Colle

3、geofElectromechanicalEngineering，GuangdongPolytechnicNormalUniversity，Guangzhou510665。China)Abstract：Pre—stressmachineisaprocessingmethodswhichcanadjustresidualstressofworkpiece．Inordertounderstandscrewresidualstressdistributionbypre—stressmachine，pre·stresseddistr

4、ibutedindifferentplacesofascrewwastheoreticallyanalyzedandderivedcorrespondingcalculationformulas．Screwtumingexperimentsloadedwithdifferentpre—stressprovedtheeffectofpre-stressofscrewtodistributionofresidualstresses，andthenchangebetweenpre-stressandresidualstresswa

5、sanalyzedandcompared．Theexperimentalresultsverifiedaccuracyofabovetheoryanalysis．Finally，itWasdiscussedthattheeffectofpre—stressdistributiontofatiguestrength，anditWasthoughtthatpre—stressmachineishelpfultoimprovefatiguestrengthofscrew．Keywords：screwmanufacture；pre—

6、stressmachine：machinedresidualstress；fatiguestrength0引言工件加工残余应力是评判已加工表面质量的一个重要指标，其对机器零／部件的疲劳强度、使用寿命有直接影响。研究显示，工件表面残余压应力可明显提高工件的疲劳强度，而拉应力则有相反作用⋯。螺杆是很多机器的重要部件，工作时往往承受着很高的机械和热负荷及交变应力，容易出现疲劳破坏旧J，因此通过合适的工艺，降低螺杆表面拉应力、产生压应力，对提高螺杆疲劳强度、延长工作寿命有着重要作用。目前已有多种调整和控制工件表层残余应力的方法，如热

7、处理、滚压、熨平及喷丸等，但这些方法需要昂贵的设备，且会使零件产生表面硬化、降低零件的冲击韧性等负作用；同时这些工艺不适用于精密加工，对一些结构复杂的工件(如螺杆)也无法实施。国内外一些学者通过改变刀具几何角度和车削参数来获得残余压应力∞J，但由于影响加工残余应力的因素复杂，这种方法受很多限制，也难以稳定地获得加工表面残余压应力。预应力车削是一种可以调整工件残余应力的加工方法”1。叶邦彦等人Mo首先提出了在螺杆加工中应用预应力车削方法调控残余应力；覃孟扬等人M‘71的螺杆预应力PCBN淬硬车削试验研究证明了该方法的可行性，但

8、目前有关结论仅仅是建立在对轴向残余应力研究的基础上，对螺杆预应力车削调控残余应力的分布认识并不全面，需要进一步研究。本文基于材料应力一应变关系理论，分析了螺杆结+国家自然科学基金资助项目(51375101)；广东省自然科学基金项目(2015A030313)26覃孟扬，等：基于预应力加工的螺