为研究轴向振动冷挤压工艺中成形件组织演化规律,采用元胞自动机方法模拟了轴向冷挤内花键成形过程中毛坯的微观组织演化过程。发现施加辅助振动的冷挤工艺加工出来的内花键平均晶粒尺寸明显小于无辅助振动时的平均晶粒尺寸。通过正交试验,分析了振动频率、振动幅值和挤压速度对成形件微观组织的影响规律。方差分析的结果表明,振动幅值对齿根部位晶粒平均尺寸影响最显著,而对节圆与齿顶部位晶粒尺寸影响最显著的分别是振动频率和挤压速度;振动频率对成形件齿根和节圆部位的平均晶粒均匀度影响最显著,挤压速度对齿顶的晶粒均匀度影响最显著。对辅助振动参数影响晶粒细化的机理进行了总结。

根据花键轴零件冷搓时所使用刀具的参数以及轴坯的基本参数建立模型;对花键轴的冷搓加工过程进行数值模拟,模拟的花键齿形与实际相符。在此基础上设置模型的微观仿真参数,从微观层面上对加工过程中微观尺寸的变化进行仿真。由于材料性能与其晶粒尺寸有关,故冷搓成形过程中以微观晶粒尺寸与数量变化情况作为指标,采用正交试验探究摩擦因数、搓齿运动速度以及环境温度对晶粒度的影响程度。通过极差和方差法分析3个因素对材料微观晶粒尺寸的影响,得到搓齿运动速度对晶粒尺寸的影响显著。