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第1章 概论 1

1.1冷滚压精密成形技术概述 1

1.2轴类零件加工技术现状 2

1.2.1花键轴的切削加工 3

1.2.2花键轴的塑性成形 4

1.2.3螺纹类零件的加工方法 10

1.3轴类零件冷滚压精密成形技术研究进展 11

1.3.1花键轴加工技术现状 11

1.3.2花键轴冷滚压成形理论研究 13

1.3.3花键轴冷滚压表面改性研究 14

1.3.4螺纹类零件冷滚压成形国内外发展现状 15

1.4轴类零件冷滚压精密成形技术的发展趋势 17

第2章 花键冷滚压精密成形原理及力学分析 19

2.1花键轴冷滚压精密成形原理及过程 19

2.2受力分析 20

2.3花键冷滚压齿部成形过程分析 21

2.3.1分齿咬入条件 21

2.3.2旋转条件 21

2.3.3分齿几何条件 24

2.4双面无侧隙啮合 25

2.4.1成形过程的接触区 25

2.4.2接触点位置 27

2.5接触点的滑动 31

2.5.1主动侧接触点的滑动运动 31

2.5.2从动侧接触点的滑动运动 32

2.5.3工件齿面金属流动 33

2.6花键冷滚压精密成形力学分析 34

2.6.1应力分析基本假设 34

2.6.2应力分析塑性成形理论基础 35

2.6.3初始滚压滑移线场与应力分析 39

2.6.4稳定滚压滑移线场与应力分析 41

2.7成形过程接触面上的平均压力 43

第3章 花键冷滚压精密成形工艺参数 47

3.1花键轴冷滚压精密成形过程的接触面积 47

3.1.1计算模型 47

3.1.2成形过程的滚压轮和工件齿廓方程 48

3.1.3接触边界条件 53

3.1.4接触面积计算 54

3.1.5主要子程序算法 54

3.2滚压力与滚压力矩 63

3.2.1滚压力与滚压力矩的理论计算 63

3.2.2成形过程的滚压力与滚压力矩分析 64

3.3滚压成形工件坯料直径的计算 68

3.3.1理论计算公式 68

3.3.2齿根圆以上单齿截面积 68

3.3.3齿根过渡圆弧半径 70

第4章 花键冷滚压成形过程数值模拟 72

4.1有限元模型的建立及边界条件 72

4.1.1有限元模型 72

4.1.2模拟参数与约束条件 72

4.2滚压过程的数值模拟 73

4.2.1塑性变形区域 73

4.2.2端面凸起 74

4.2.3应力、应变场 75

4.3理论分析与数值模拟对比 76

4.3.1接触面上单位压力 76

4.3.2滚压成形过程滚压力 79

第5章 花键轴冷滚压成形金属流动规律及成形质量 81

5.1花键轴冷滚压精密成形齿部金属流动规律 81

5.1.1试件毛坯与成形参数 81

5.1.2齿廓材料的流动分析 82

5.2花键轴冷滚压成形精度 83

5.3花键轴冷滚压成形零件表面质量 85

5.3.1成形零件表面粗糙度 85

5.3.2成形零件齿面硬度 86

5.3.3冷滚压成形花键齿部组织特征 88

5.3.4冷滚压精密成形花键轴齿面强化机理 89

5.4花键轴冷滚压成形误差与缺陷 90

5.4.1齿距累积误差的产生与控制 90

5.4.2花键轴冷滚压精密成形缺陷分析 94

5.5花键轴冷滚压精密成形质量控制方法 96

5.5.1冷滚压毛坯设计 96

5.5.2滚压轮对刀和牙位调整 97

5.5.3合理选择工艺参数 98

第6章 螺纹冷滚压成形原理与工艺分析 100

6.1螺纹冷滚压成形原理 100

6.1.1螺纹的两滚丝轮滚压 101

6.1.2螺纹的三滚丝轮滚压 101

6.2三滚丝轮滚压的螺纹直径条件 102

6.3螺纹的冷滚压成形过程 103

6.4工件与滚丝轮之间的相对运动 105

6.4.1轴向运动关系 105

6.4.2工件与滚丝轮之间的旋转运动关系 106

6.4.3滚丝轮与工件间的相对滑动 108

第7章 螺纹冷滚压成形工艺参数 109

7.1螺纹冷滚压前的毛坯 109

7.1.1工件毛坯直径的常用计算公式 109

7.1.2螺纹冷滚压坯件直径的求解 110

7.1.3坯件的倒角 113

7.1.4滚压坯料的材料 113

7.2螺纹冷滚压参数 116

7.2.1滚压力 116

7.2.2滚压速度的选择 124

7.2.3滚压进给量的选择 124

7.3空心薄壁螺纹件的冷滚压加工 126

7.3.1空心螺纹冷滚压 126

7.3.2空心螺纹件壁厚条件 127

第8章 螺纹冷滚压成形过程数值模拟 135

8.1模拟基本步骤及基本假设 135

8.1.1螺纹冷滚压数值模拟流程 135

8.1.2模型的简化 135

8.2 M10 × 1.5实心螺纹的冷滚压过程模拟 136

8.2.1模具的载荷和扭矩 137

8.2.2工件应力状态分析 141

8.3空心螺纹冷滚压数值模拟 142

8.3.1滚压力分析 142

8.3.2速度场 145

8.3.3工件的应力状态 145

8.3.4应变场分析 147

8.4螺纹件失效过程的分析 149

8.4.1工件内的等效应力变化 149

8.4.2三滚丝轮对空心螺纹件失稳的修复作用 150

第9章 螺纹冷滚压精密成形金属流动规律及参数优化 152

9.1三轴滚丝机螺纹冷滚压成形 152

9.1.1工件材料及成形设备 152

9.1.2螺纹冷滚压成形影响因素 152

9.1.3空心螺纹壁厚对螺纹成形的影响 153

9.2螺纹冷滚压成形金属流动规律 154

9.3冷滚压成形及切削加工螺纹硬度分布 157

9.4滚压参数优化 159

9.4.1螺纹冷滚压成形参数正交因素水平及指标的确定 159

9.4.2不同成形条件下的硬化程度 160

9.5最优滚压参数的确定 161

第10章 冷滚压精密成形设备 164

10.1概述 164

10.2冷滚压成形机床与模具设计 166

10.2.1设备结构及参数 166

10.2.2主轴同步阻尼减振设计 167

10.2.3液压系统及其建模与仿真 168

10.2.4滚压轮设计 174

10.3力能参数测试系统 176

10.3.1主轴转矩的测量方法 176

10.3.2滑座径向进给力的测量 178

10.3.3数据采集系统 178

10.4工艺参数的确定 179

10.4.1滚压轮转速 179

10.4.2滚压轮进给速度 180

10.4.3滚压时间 180

10.4.4主轴位置控制 181

10.5冷滚压精密成形力能参数 181

10.5.1成形过程动态载荷 181

10.5.2工艺参数对最大成形力的影响 183

10.5.3理论计算与试验结果的对比 185

10.6冷滚压精密成形设备简介 186

10.6.1美国肯尼福公司（Kinefac）冷滚压成形设备 186

10.6.2德国宝飞螺技术有限公司（PROFIROLL ？ ， bad duben）冷滚压成形设备 193

10.6.3青岛生建机械厂冷滚压成形设备 199

参考文献 203