[01312479]低频振动辅助齿圈精密成形研究

随着工业生产向着轻量化、高精度、高性能化方向发展的趋势,对材料的加工和使用性能提出了更高的要求。低频振动辅助成形技术作为一种新型塑性加工技术,能够有效地降低成形力和摩擦力,同时其激振能量大且振动参数易于调控,因此在金属拉拔、挤压、冲压等方面具有广泛的应用前景。 该项目设计和制造了机械式的振动平台,进行了振动辅助成形实验和模拟,通过低频振动辅助拉伸和齿圈挤压研究了振动辅助成形的体积效应和表面减摩效应,获得了低频振动辅助齿圈成形的塑性变形机理和实验样件,结果表明： 1)施加振动后,材料在拉伸过程中的平均流动应力明显降低,同时随着振幅或频率的提高,其下降程度更为明显,当振幅为0.02 mm频率10 Hz条件下其平均流动应力值可下降12 %,停止振动后,流动应力会以一定的斜率恢复到常规拉伸的应力水平。 2)当施加合理的振动能量和振动时间时,其拉伸平均载荷下降程度与振动能量的大小成正比,同时材料会发生“软化”现象,塑性提高,延伸率增加。在常规拉伸过程中试样的延伸率为16.4 %,与此相比,施加激振力600 N频率50 Hz的一段间歇振动后,试样延伸率可达21.2 %。 3)在直齿圆柱齿轮镦挤成形过程中,当凹模的运动方向和坯料的流动方向相同,且凹模的运动速度大于坯料的最大流动速度时,摩擦矢量完全反向,有利于坯料向着成形的方向流动,成形载荷下降。当振幅为0.02 mm频率为2Hz时,最大成形载荷下降32.23 %;瞬时载荷的平均值下降值可达15.51 %。 4)增大振幅或者提高频率,降载程度更明显,这主要是由于增大振幅或提高频率都会增加摩擦矢量反向的总时间,坯料向齿形根部的流动速度增大,填充效果明显提高。