内螺纹冷挤压成形扭矩的确定方法

摘要

本发明公开了一种确定内螺纹冷挤压成形过程扭矩的力学模型，它是在内螺纹冷挤压成形机理和塑性力学理论基础上，通过假设及简化，从而得到的关于时间、挤压工件材料、挤压丝锥结构参数及挤压工艺参数的函数关系。试验数据表明，该力学模型计算得到的理论扭矩值与试验值有较好的吻合性，具有一定的工程研究价值。

主权项

1.一种内螺纹冷挤压成形扭矩的确定方法，其特征是它包括以下步骤：首先，采集与内螺纹冷挤压成形相关的参数；其次，将采集的参数代入以下公式中，确定所需的理论扭矩T：$T=\left\{\begin{array}{cc}0& 0\le t<t_1\\ (A_1{\sigma }_s+\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s)·R_s·{\left(K_a\mathrm{\Delta t}\right)}^2·\frac{(t-t_1)(t-t_1+\mathrm{\Delta t})(2t-2t_1+\mathrm{\Delta t})}{6\Delta t^3}& t_1\le t<t_2\\ (A_1{\sigma }_s+\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s)·R_s·{\left(K_a\mathrm{\Delta t}\right)}^2·\frac{(t_2-t_1)(t_2-t_1+\mathrm{\Delta t})(2t_2-2t_1+\mathrm{\Delta t})}{6\Delta t^3}& \\ +\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s·R_s·{K_a}^2·{(t_2-t_1)}^2·\frac{\mathrm{zn}(t-t_2)}{60}& t_2\le t<t_3\\ [\frac{(t_2-t_1)(t_2-t_1+\mathrm{\Delta t})(2t_2-2t_1+\mathrm{\Delta t})}{6\Delta t^3}-\frac{(t-t_3)(t-t_3+\mathrm{\Delta t})(2t-2t_3+\mathrm{\Delta t})}{6\Delta t^3}]·& \\ (A_1{\sigma }_s+\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s)·R_s·{\left(K_a\mathrm{\Delta t}\right)}^2+\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s·R_s·{K_a}^2·{(t_2-t_1)}^2·\frac{\mathrm{zn}(t-t_2)}{60}& t_3\le t<t_4\\ [\frac{(t_2-t_1)(t_2-t_1+\mathrm{\Delta t})(2t_2-2t_1+\mathrm{\Delta t})}{6\Delta t^3}-\frac{(t-t_3)(t-t_3+\mathrm{\Delta t})(2t-2t_3+\mathrm{\Delta t})}{6\Delta t^3}]& \\ (A_1{\sigma }_s+\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s)·R_s{·\left(K_a\mathrm{\Delta t}\right)}^2+\frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s·R_s·{K_a}^2·{(t_2-t_1)}^2·\frac{\mathrm{zn}(t_3-t_2)}{60}& t_4\le t<t_5\\ \frac{1}{\sqrt{3}}{A}_2{\sigma }_s·R_s·{K_a}^2·{(t_2-t_1)}^2·\frac{\mathrm{zn}(t_6-t)}{60}& t_5\le t<t_6\end{array}\right.$其中，$t_2=\frac{60l_1}{\mathrm{Pn}};$$t_3=\frac{60l}{\mathrm{Pn}};$$t_4=\frac{60(l_1+l_2)}{\mathrm{Pn}};$$t_5=\frac{60(l_1+l)}{\mathrm{Pn}};$$t_6=\frac{60(l_1+l_2+l)}{\mathrm{Pn}};$$A_1=\frac{2}{\sqrt{3}}(1+\frac{\pi }{6})·\tan \frac{\alpha }{2};$$A_2=4·\frac{2}{3\sqrt{3}}(1+\frac{\pi }{6})·\frac{\cos \xi }{\cos (\alpha /2)}·(-13.12K^3+33.07K^2-28.93K+9.46).$$(-0.03z^3+0.7357z^2-6.569z+25.16)·m$角由公式求得式中：R_s-挤压丝锥半径，mm；R₀-工件半径，mm；l₁-挤压锥部长度，mm；l₂-校正部长度，mm；-挤压锥角，°；l-挤压工件高度，mm；n-机床转速，r/min；m-摩擦系数；K-挤压丝锥铲背量，mm；α-牙型角，°；ξ-丝锥螺旋升角，°；P-螺纹螺距，mm；t-时间；σ_S-屈服强度，MPa；z-挤压丝锥棱齿数；第三，根据成形机床转速对所得的理论扭矩T进行修正即可实际扭矩值，根据实际扭矩值最终选定机床的最大功率；当机床的转速n=25转/分钟时，实际扭矩T_实介于T和1.1T之间；当机床的转速大于25转/分钟时，实际扭矩T_实介于T和1.22T之间；当机床的转速小于25转/分钟时，实际扭矩T_实介于T和1.18T之间。