数控花键冷敲机滚打轮最小轴径优化设计和验证.pdf

文 章编 号 ：1672—0121(2014)05—0090—03 数控花键冷敲机滚打轮最小轴径的优化设计及验证 苏金波 ，雷步芳 ：，刘志奇 ：，李永堂 z，宋建丽 z (1．太原科技大学 材料科学与工程学院，山西 太原 030024； 2．材料成形理论与技术 山西省重 点实验室 ，山西 太原 030024) 摘要 ：针对冷敲花键成形 中滚打轮敲击工件 时承受瞬间冲击力建立滚打轮 的挠度方程 ，为求得滚打轮 的 轴径大小，建立 了滚打轮轴径质量最小 的数学模 型，采用外点惩罚 函数法求解模 型，得 出滚打轮轴 的最小半 径 ，依据此优化后 的结果建立几何模型并用 AnasysWorkbench静力分析来进行辅助验证 ，结果满足设计要求 。 关键词 ：冷敲成形 ；滚打轮 ；外点惩罚 函数法 ；挠度 ；静力分析 中图分类 号 ：TG333．1 文献标识码 ：A 0 前言 就越大 ，易产生偏 冷敲花键成形具有 能加工花键模数大 、表面成 心距 。滚打轮轴径 形精度 高 、金属流线未被切 断 、加工效率高 、能加工 过小 ，与工件 接触 长轴类花键和空心轴花键等优点，因而越来越受到 时变形较 大 ，容 易 重视 。国外 ErnstGrob对花键冷敲设备 的滚打轮 的 发生 断裂 ，这都影 设计 中应该注 意 的问题进 行 了论述 ，针对滚打轮 的 响 花 键 的 加 工 精 安装做 了研 究 ，瑞士 的 GROB公 司 、德 国宝飞螺技 度 ，因此 有 必 要 对 术有 限公司 (PRoFIRoLL)和美 国肯 尼福集 团公 司 滚打 轮 的轴径大小 (KINEFAC CORPORATION)早 已经生产 出了专用 进行研 究 。 的冷敲设备 。虽然 国外对冷敲花键成形 的设备研发 本文依 据 LQ一 和使用早 已成熟 ，但对于我 国进行 了技术封 闭。太原 200型数控 花 键冷 广工件进给速度 厂轧辊进给速 科技大学牛婷设计 了数控花键冷敲机 的传动系统并 敲机 的滚打轮建立 度 n—轧辊旋转速度 n一滚打轮 对其进行 了动力学仿真验证 ，青 岛生建机械厂针对 几何模 型 ，采 用理 旋转速度 n一工件旋转速度 大模数花键成形研制 了国内首 台数控花键冷敲机 。 论分析 与数 值模拟 图1 滚打轮旋转敲击花键模型 对于数控花键冷敲机 ，轧辊主轴高速转动 ，带动 相 结 合 的 方 法 ，建 轧辊和滚打轮旋转与工件接触 ，轧辊旋转一周敲击 立滚打轮 阶梯轴 的挠度方程 ，以滚打轮质量最小为 工件一下 ，在轧辊旋转 的同时工件 由分度机构带动 目标 函数 ，求解 出最小直径 ，并进 行 了辅助验证 。为 旋转 ，分度机构和传动系统保证轧辊转一 圈敲击工