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偏心螺母的多工位冷镦成形工艺数值模拟及优化
一、引言
偏心螺母是一种运用广泛的螺纹件，常用于连接机械零件，因其可实现自锁而受到广泛关注。传统的制造方法为旋转对称螺母冷镦成形，但该方法存在螺纹牙棱角过大、变形失真等问题，难以实现高精度的螺纹零部件。针对这一问题，本文提出了一种多工位冷镦成形工艺，对其进行数值模拟和优化研究。
二、研究基础
在多工位冷镦成形工艺中，偏心螺母的成形过程分为四个阶段，即切断、毛坯成形、初级定径和二次定径。切断是将一定长度的原材料切断为制造一颗螺母所需长度；毛坯成形是在轴向上将原材料镦成毛坯的过程；初级定径是在螺母头部将毛坯的外径加工成一定尺寸；二次定径是在螺母轴线上将螺母牙颗数、齿宽和牙高等尺寸加工至精度要求。
三、数值模拟
模拟了多工位冷镦成形过程中的前三个阶段，即切断、毛坯成形和初级定径。采用有限元方法对工件进行建模，通过变化不同的成形参数，分析了以下几个方面的影响：材料流动、应力变形和尺寸精度。通过模拟实验，得出了以下结论：
1.毛坯成形时，合理地选择刀具尺寸可以使边缘填充更加充分，提高材料利用率。
2.在较小的成形阶段，为避免断裂，应适当减缓成型速度。
3.初级定径时，应对刀口的齿锋和齿脚处进行优化设计，以提高牙高精度。
四、优化研究
为进一步提高成形精度，本文进行了多种优化设计的研究。其中一个重点是定径时如何精确地加工螺纹颗数和齿宽。通过将传统的挤压式加工方法换成调整定径圆环直径的方法，可以有效地控制螺纹颗数和齿宽尺寸的精度，避免了传统方法的绕业和错飞。此外，本文还对成形模具的几何形状、冷却系统和切削液的选择等进行优化研究，以进一步提高成形精度。
五、结论
本文针对偏心螺母的成形问题，提出了一种多工位冷镦成形工艺，并通过有限元分析和优化设计，提高了成形精度和材料利用率，并取得了较好的成形效果。这一研究为螺纹零部件的制造提供了新的思路和方法，具有重要的理论和实践意义。