十字轴轴套反挤压钢带缠绕模具研究
十字轴轴套是十字轴式刚性万向节的关键件之一。十字轴式刚性万向节在工作时，十字轴的四个轴肩上分别套上十字轴轴套，安装在万向节叉上的孔内。反挤压加工工艺是一种主要利用模具制造产品的机械加工技术。反挤压具有原料消耗少、工作效率高、产品性能强等诸多技术上经济上的优势，是一种先进的机械加工工艺，在现代的机械加工生产中具有重要的地位。但是在零件的成形过程中，模具受到很大的载荷，易造成模具型腔过度磨损导致失效，或者模具出现裂纹，产生破坏造成失效。钢带缠绕预应力模具是一种能显著提高模具寿命的有效设计。钢带缠绕预应力模具是采用高强度薄钢带作为缠绕材料，按照一定的张力变化模式对模具进行缠绕，用于替代年轮式预应环组合模具中的预应力环，为模具提供必要的预应力。钢带缠绕预应力模具综合优势表现为:模具承载能力强，形状尺寸变形小，使用寿命高，工件的尺寸精度高。
本文针对具体型号的十字轴轴套，运用数值模拟、理论分析和试验研究的方法完成了十字轴轴套钢带缠绕预应力模具的研究。首先，系统研究了反挤压数值模拟的关键技术，为后续的有限元分析提供技术支持。在此基础上，采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对十字轴轴套的反挤压成形过程进行了数值模拟，得到了坯料材料的等效应力分布情况，分析得到了反挤压模具的载荷分布情况。
根据十字轴轴套反挤压成形过程中模芯受到的最大载荷，结合模芯的材料，利用缠绕预应力和缠绕层数的数学表达式，得到十字轴轴套反挤压模具缠绕层数和每层钢带缠绕张力的最佳模式。依据钢带缠绕的层数和钢带的厚度，确定十字轴轴套钢带缠绕预应力模具的尺寸，与十字轴轴套年轮式预应环组合模具进行了对比，论证了钢带缠绕预应力模具的优越性。
根据钢带缠绕预应力模具的实际工作环境，设计一套锥形夹紧装置，利用锥形机构向内提供的夹紧力维持钢带的张力，夹紧装置的保护套用以保护钢带。在高温以及交变载荷作用下，利用机械夹紧装置可以永久维持钢带张力。
依据设计图纸，完成将钢带夹紧装置各零部件的生产制造。利用钢带缠绕设备对钢带缠绕预应力模套进行缠绕。其中，钢带的起头，是采用胶结，钢带收尾是先用胶结紧固钢带，后用机械夹紧装置维持钢带张力。
综上所述，本文完成维持钢带张力夹紧装置的设计，解决钢带的收尾问题。针对特定型号十字轴轴套零件，完成其钢带缠绕预紧力模具的设计和制造，为其他零件钢带缠绕预应力模具的研究提供了借鉴，推动了钢带缠绕预应力模具技术在我国的开展。
十字轴轴套;反挤压工艺;钢带缠绕;预应力模具;夹紧装置
济南大学
硕士
机械工程
王强
2013
中文
TG372
66
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）