大模数花键连续冷冲击精密成形基础研究

Precision forming for big modulus spline part under continuous local shock is an energy saving and saving material advanced manufacturing crafts and overcome the defects of inefficiency, consumptive material and poor performance in the tradition machining big modulus spline. But for the complex deformation mechanism, the actual production of the lack of theoretical guidance, difficulties of forming accuracy of part and quality control , as well as research and development lag of domestic and efficient cold shock forming technology and cold shock machine tools of high precision，restrict the use and the application of of advanced technology applications. The application of theoretical analysis, a combination of methods of numerical simulation and experimental studies in the project, the study on the metal flow ruler law under continuous cold shock, and relationship of its forming part of the strengthening mechanism and explore the process parameters forming precision parts, and strengthen the Modification of large modulus splined parts forming into the integration of control. The establishment of perfect precision forming process theory of a continuous cold shock big modulus splined parts , and on this basis of the research, study on precision forming equipment design theory of cold knock large modulus spline. In order to improve the production technology level of China's modulus splined parts,providing theoretical and technical supportto propulsion machinery manufacturing technology advances.

连续局部冲击作用下精密成形大模数花键零件是一种节能、节材的先进制造工艺，克服了传统切削加工大模数花键时存在的低效、耗材、性能差等缺陷。但因变形机理复杂，实际生产中缺乏相应的理论指导，成形零件精度、质量控制困难，以及国内在高效冷冲击成形技术和高精度冷冲击机床的研发方面滞后，制约了这种先进工艺的推广应用。本项目应用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，研究连续冷冲击作用下的金属流动规律、及其对成形零件的强化机理，探索工艺参数对零件成形精度、强化改性的影响关系，实现大模数花键零件成形、成性一体化控制。建立完善的连续冷冲击精密成形大模数花键类零件工艺理论，并在此基础上研究大模数花键冷敲精密成形装备设计理论。为改善我国大模数花键类零件生产技术水平，推进机械制造业科技进步提供理论和使能技术支撑。

大模数花键零件是装备制造业重要的传动承载关键零件，应用非常广泛，其精度和性能决定着各类机械装备的安全运行、可靠性和使用寿命。现有切削加工方法生产的大模数花建零件效率低、精度低、机械性能和表面质量差，不能满足高端装备制造业，尤其是航空、航天和国防工业的需求。连续冷冲击精密成形技术是一种先进的绿色加工技术，具有高效、高质、精确、节能、节材等特点，特别在航空、航天、船舶、核电、国防工业等极端服役条件下，通过冷冲击精密成形技术制造的花键轴零件具有不可替代的优势。因为国内外在连续冷冲击精密成形理论和工艺方面缺乏系统研究，本项目重点研究大模数花键冷敲成形的原理与方法，通过对大模数花键冷敲精密成形技术的基础研究，解决冷敲成形大模数花键过程中的多尺度全过程建模仿真技术和成形/成性一体化调控两大关键科学问题。 本项目主要开展了以下三个方面的研究：. 1、大模数花键冷敲精密成形机理、组织形态及性能演化规律；. 2、大模数花键冷敲精密成形工艺控制及优化；. 3、大模数花键冷敲精密成形成形装备理论和结构优化。. 通过本项目的研究，提出了适用于大模数花键冲击精密成形的冷敲成形新原理、新工艺和新方法，与企业合作研制出的数控冷敲机。应用连续冷敲冲击成形的新方法，制造的大模数花键， 与现有去除材料的切削加工方式相比，金属纤维不会被切断，制件的机械性能和表面质量可以得到提高，同时可以比切削加工方式提高生产效率20-30倍。项目组通过理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对大模数花键类零件冷敲精密成形工艺过程进行分析，建立打轮敲击工件过程的数学模型、力学模型并对成形过程的速度场、应力场等进行数值模拟，分析研究工件材料的塑性变形机理；建立起系统的大模数花键类零件连续冷冲击精密成形工艺参数计算理论。研究工作对提升我国航空、航天、船舶、核电、国防工业等行业高性能、高精度大模数花键零件的生产水平和效率、降低生产成本具有重要意义 。