螺纹加工有限元分析.doc

螺纹加工的有限元分析ee（ee）指导教师：ee[摘要]传统的螺纹加工方法不仅加工效率低，而且切断了金属材料的纤维流向，严重降低了内螺纹的质量，难以满足生产中对螺纹连接件高精度、高强度的要求,而冷挤压成形是一种无屑加工方法，大大提高了螺纹的抗拉强度和抗疲劳性能本文利用 DEFORM 软件对螺纹加工过程进行了仿真分析，实现了一般挤压攻丝过程和振动挤压攻丝过程的有效模拟在一般攻丝过程中，分析了挤压速度对螺纹加工中丝锥所受应力，应变以及扭矩的影响，底孔直径对螺纹加工过程中应力应变以及扭矩的影响并且完成了轴向振动攻丝与一般挤压攻丝的比较，发现振动攻丝过程中丝锥所受扭矩、应力、温度明显减小[关键词]: 内螺纹 冷挤压 挤压丝锥 振动攻丝 有限元分析Finite Element Analysis of Thread Processingee(ee )Tutor：ee[Abstract] The traditional thread processing method is not only low the processing efficiency, and cut off the flow of metal materials fiber, seriously reduce the quality of the internal thread, difficult to meet the requirements of the production of threaded connection high-precision, high-intensity, cold extrusion is a scrap processing methods, greatly improved the tensile strength and fatigue resistance of the thread. In this paper, utilize the DEFORM software to achieve simulation analysis of thread processing, achieved effective simulation of the general extrusion process and the extrusion process of vibration. In the process of general tapping, analysis the effect of the extrusion speed for the stress、the strain and the torque to the tap. the effect of the bottom outlet diameter for the stress 、the strain and the torque to the tap, and compare circle vibration tapping with the general squeeze tapping. Found in the process of vibration tapping tap the torque, stress, temperature significantly reduced.[Key words]: internal thread, cold extrusion, extrusion tap, vibration tapping, Finite Element AnalysiseeIII目 录1绪论 .....................................................11.1 内螺纹冷挤压成形技术概述 ..................................11.2 内螺纹的主要加工技术 ......................................21.2.1.传统的内螺纹加工技术 ..................................21.2.2.内螺纹加工的新技术 ....................................21.3 国内外冷挤压技术的研究现状 ................................31.4 本文的研究内容及研究目的 ..................................42. 螺纹冷挤压成形工艺 ......................................52.1 金属塑性成形 ..........................................52.1.1 金属塑性成形的发展 .................................52.1.2 金属塑性成形的方法及其分析方法 ....................52.1.3 金属塑性成形的优点 ................................62.2 内螺纹冷挤压成形机理分析 ..............................62.2.1 内螺纹冷挤压成形的理论基础 .........................62.2.2 内螺纹冷挤压成形过程 ..............................72.3 工件底孔直径的选择 ....................................72.4 挤压速度 ..............................................82.4.1 进给速度 ..........................................82.4.2 冷却润滑液的选择 ...................................82.5 钛合金性能特点及其加工特性分析 ........................83金属塑性变形有限元及 Deform-3D 介绍 .....................103.1 有限元分析及其应用类型 ...................................103.2 DEFORM 软件简介 ..........................................103.2.1 DEFORM 的主要功能 ....................................103.2.2 成形分析 .............................................104 内螺纹冷挤压成形有限元模拟 ..............................114．1 内螺纹冷挤压成形塑性有限元模型 ..........................114．2 内螺纹冷挤压成形规律模拟分析 ............................114.2.1 模型简化及模拟初始条件及其设置步骤 ....................114.2.2 模拟分析 ..............................................184.2.3 模拟结果 .............................................204.3 挤压速度对成形性能的影响 .................................204.3.1 v=0.125mm／s 时成形性能 ...............................204.3.2 v=0.15mm／s 时的成形性能 .............................224.3.3 v=0.167mm／s 时的成形性能 .............................254.3.4 数据分析 .............................................27eeV4.4 工件底孔直径对成形性能的影响 .............................274.4.1 =2.3mm 时的成形性能 ................................274.4.2 =2.5mm 时的成形性能 ................................294.4.3 =2.78mm 时的成形性能 ...............................314.4.4 数据分析 .............................................325.振动挤压 ................................................335.1 轴向振动的实现 ...........................................335.2 振动挤压结果 .............................................335.3 结论分析 .................................................365.3.1 角速度对比分析 .......................................365.3.2 扭矩对比分析 .........................................375.3.3 应力对比分析 .........................................375.3.4 温度对比分析 .........................................376.结论 ....................................................38致谢 ......................................................39参考文献 ..................................................40ee第 1 页 共 40 页1绪论1.1 内螺纹冷挤压成形技术概述传统的螺纹加工主要采用切削加工，该方法不仅加工效率低，而且加工过程金属的纤维流向被切断，严重降低了螺纹零件的质量，传统螺纹加工方法难以满足生产中对螺纹连接件高精度、高强度的要求，所以，寻找先进有效的螺纹加工方法就显得尤为重要。

目前螺纹加工的方法主要有切削加工、锻压和铸造，切削加工主要分为车削、铣削、铰削、电加工；锻压主要分为滚压、挤压、压制；铸造主要有压铸、浇铸 内螺纹挤压成形是一种基于塑性成形的新型加工方法这种方法加工出来的螺纹组织结构比切削加工要明显完善，工件表面比较完整这样就可以很大程度的提高了工件的机械性能，而且挤压成形无切削式加工，比较符合现代制造的发展趋势由于这种方法能够适应高延展性的材料,如自动机钢、铜、软铜、铝、压铸件以及类似的韧性材料和冷变形较好的材料等的加工,所以对于这类材料的内螺纹加工,采用挤压螺纹的越来越多这种工艺方法在大批和小批生产中都具有很好的经济效果,因此更加促进了它的应用挤压可使金属的塑性发挥最大，可使生产断面极其复杂的管材和型材，挤压制品表现质量好，尺寸精度，表面质量都较好，容易实现生产过程自动化等，但挤压成品率低，加工速度和生产效率低，工具磨损相当严重，尤其是冷挤压内螺纹冷挤压成形过程就是利用挤压丝锥的棱齿连续反复挤压材料,使其发生塑性变形，形成内螺纹，在挤压过程中由于工件材料受到挤压丝锥棱齿的反复挤压，螺纹表层组织比芯部组织更加严密因此，采用冷挤压成形方法加工内螺纹与切削内螺纹成。