【作 者】 陳思遠(yuǎn);王勇;趙小勇;段家琦;張鵬;周慶成

　　【引 言】

　　花鍵軸具有可提供軸向固定和傳遞扭矩等優(yōu)點(diǎn)，在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用，對(duì)于花鍵軸的精度和組織性能要求也不斷提高[1]。在冷擠壓成形加工時(shí)，花鍵軸會(huì)產(chǎn)生較大的成形力，過(guò)大的載荷會(huì)使坯料產(chǎn)生變形甚至造成花鍵軸的斷裂。坯料對(duì)模具產(chǎn)生的反作用力在增加模具磨損的同時(shí)也影響了成形精度。機(jī)床模具和工藝過(guò)程參數(shù)又決定了成形件的組織性能，因此將成形裝備模具及工藝過(guò)程的宏觀參數(shù)與成形件組織性能的微觀參數(shù)進(jìn)行一體化考證，并最終形成新的成形裝備設(shè)計(jì)方法，該方法具有理論和應(yīng)用意義。

　　在已有研究中，超聲振動(dòng)影響機(jī)理[2]、軸向進(jìn)給增量式滾軋成形[3]、元啟發(fā)式算法優(yōu)化[4]、模具軸承幾何參數(shù)影響規(guī)律[5]、模具與出模裝配設(shè)計(jì)與優(yōu)化[61以及沖頭推入方式設(shè)計(jì)[7]等在塑性成形宏觀參數(shù)設(shè)計(jì)方面獲得較多研究;振動(dòng)擠壓微觀組織分析和硬度測(cè)試[8]、元胞自動(dòng)機(jī)建模法[9]、高頻振動(dòng)時(shí)效微觀機(jī)理[10]以及復(fù)合材料組織和力學(xué)性能分析[11]等在振動(dòng)成形微觀參數(shù)分析方面同樣有諸多研究。但在利用宏微觀設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化成形件組織性能方面鮮有研究。

　　本文以花鍵軸類零件為研究對(duì)象，將振動(dòng)引入模具加工運(yùn)動(dòng)中，通過(guò)正交試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)冷擠過(guò)程中變形行為和晶粒演變的跨尺度分析，并構(gòu)建冷擠壓成形機(jī)床，得到宏觀機(jī)械參數(shù)設(shè)計(jì)與微觀材料組織分析結(jié)合的裝備設(shè)計(jì)方法。通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)成形載荷、微觀組織和力學(xué)性能，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的有效性，為提高花鍵軸組織性能提供了裝備和工藝設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。

　　【結(jié) 論】

　?。?）提出了一種宏觀機(jī)械參數(shù)設(shè)計(jì)與微觀材料組織分析結(jié)合的成形裝備設(shè)計(jì)理論方法。

　?。?）花鍵擠壓成形力受前進(jìn)行程影響最大，回退行程次之，振動(dòng)頻率最小;晶粒平均尺寸受振動(dòng)頻率影響最大，前進(jìn)行程次之，回退行程最小。

　　（3）在相同頻率下，前進(jìn)與回退行程差越小，產(chǎn)生的擠壓成形載荷越小，同時(shí)微觀尺度內(nèi)坯料晶粒尺寸更小且分布更為均勻。

　　（4）根據(jù)各因素對(duì)宏微觀參數(shù)的影響規(guī)律構(gòu)建振動(dòng)擠壓花鍵成形裝備的主體結(jié)構(gòu)及模具設(shè)計(jì)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的振動(dòng)擠壓機(jī)床進(jìn)行模態(tài)分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性，為擠壓成形裝備結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)提供了借鑒和參考。

　?。?）通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，采用合適的凹模參數(shù)并施加已優(yōu)化的軸向振動(dòng)冷擠壓工藝可以增強(qiáng)成形件的屈服強(qiáng)度和硬度，提高成形件組織性能。

　　以下是正文：