内置液性塑料式小径磁力滚压刀具研究

发布时间：2025-05-29 03:35

　　 针对磁力滚压过程中载荷多变、接触应力不均的问题,对磁力滚压机理进行了理论分析,依据液性塑料的不可压缩性、均匀传压的特点研发了一套新型刀具。基于Ansoft对系统磁路进行了有限元仿真,确定了磁力滚压刀具的磁力线分布与单磁极平均径向磁力,结合ANSYS Workbench静态场仿真,验证了刀具结构的合理性;利用Fluent对液性塑料在预应力与载荷变化工况下进行了数值模拟,分析得出了液性塑料的引入能使各滚珠滚压力在滚压过程中保持均匀分布,当工况变化时,在0.008 s的时间内即可完成均匀传压;最后对新刀具的加工性能进行了试验验证。研究结果表明:采用内置液性塑料磁力滚压刀具加工,可使不锈钢管内壁R_a由0.828降低到0.187,粗糙度值与周向残余应力分布趋于均匀;该结果对提高长不锈钢管内表面加工质量有积极意义。

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【部分图文】：

图1 滚压受力机理图

滚压受力机理图如图1所示。图1中的滚压加工中,滚压力最终表现为滚压过盈量[3]。磁力滚压过盈量存在一个最适区间,过盈量过大则工件表面出现波纹,过盈量过小,加工效果不明显。

图2 滚压刀具结构示意图

滚压刀具结构示意图如图2所示。滚压加工中,在磁场分布、工况变化等多因素的共同作用下,致使轴向排布的两个滚珠在滚压过程中受到不同的滚压力。根据帕斯卡定律,加在密闭液体上的压强,能够大小不变地传递到液体的各个方向。将液性塑料安置于滚珠下腔体,滚珠滚压过程中受到不同的滚压力,工件对滚珠....

图3 滚压磁力仿真图

所获得的滚压磁力仿真图如图3所示。从图3可以看出:(1)磁力线分布较为合理,漏磁较少;(2)仿真后刀具单磁极径向压力Fn始终保持在92.72N左右。

图4 工件内壁应力分布图

将刀具及工件模型导入Workbench进行瞬态仿真,获得的工件内壁应力分布图如图4所示。由图4可知:工件内表面局部应力可达216MPa～278MPa,高于工件屈服应力207MPa,故可知滚压力合适,刀具结构合理。

本文编号：4048662