摘要
冷滚打成形是一种先进的塑性成形方法，利用特定形状的滚打轮和对成形轨迹的控制，通过局部动态加载的方式，最终成形出所需工件，具有设备吨位小、节能的特点。随着冷滚打技术不断发展，对成形件尺寸精度和表面质量的追求也越来越高，然而在冷滚打成形过程中，偏心安装在滚打主轴上的滚打轮每旋转一周，接触工件一次，产生一次强烈的冲击，冲击力作用于工件表面迫使工件材料屈服变形，这一成形特性使冷滚打成形机床的振动不可避免，分析振动对成形过程的影响规律对于研究如何控制机床振动，最大化减小振动对成形过程的影响具有重要意义。 分析了不同特征零件冷滚打成形原理特点和其所对应的成形运动要求，形成了冷滚打机床模块化的方案设计思想，实现在同一台机床上完成不同类型零件的冷滚打加工方法。利用Abaqus有限元仿真软件，对整机进行静力分析；利用LMS振动测试平台，对整机进行试验模态分析，得到整机的前5阶固有频率和振型；利用结合部参数识别原理，对机床关键装配结合部进行了参数识别；根据结合部参数识别结果，利用有限元软件分析出整机考虑结合面特性的模态特性，并和试验模态进行对比，验证了有限元模型的准确性：最后对整机进行了水平方向和垂直方向的有限元谐响应分析，验证了冷滚打机床的可靠性和稳定性。 建立了冷滚打成形滚打力分析模型，利用平面主应力法、Von.Mises屈服准则和变形几何方程，求出垂直和水平方向滚打力理论计算公式。采用集中质量建模法，建立了冷滚打垂直方向、水平方向和主传动系统扭转动力学模型；利用分段函数对单次击打滚打力进行拟合，作为动力学模型的输入，在MATLAB/Simulink软件中对动力学模型进行求解，求出滚打轮接触工件点的位移和加速度响应曲线，确定了机床加工过程中滚打轮受力后的运动情况 进行了齿槽冷滚打实验，研究了成形过程中滚打轮垂直方向和水平方向的振动和滚打轮受力情况，获得了不同工艺参数下滚打力和机床变形之间的关系，以及成形齿槽的滚打深度随工艺参数的变化规律；利用补偿算法，建立了实际滚打打深度与预设滚打深度的关联关系，为提高冷滚打成形精度提供了参考依据。
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