齒科植入器械螺紋結(jié)構(gòu)冷滾打成形有限元仿真

摘要螺紋的冷滾打成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于成形精度高、表面質(zhì)量好、成形過程中不需要加熱處理，因此能夠節(jié)約能源，同時減少廢料產(chǎn)生。此外，成形工藝簡單、適用性廣，可以用于各種材料的加工，適用于不同形狀和尺寸的零件成形，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。螺紋冷滾打成形技術(shù)可以與其他加工方法相結(jié)合，如車削、銑削等，以提高加工效率和成形精度。同時，可以通過調(diào)整滾打輪的形狀和尺寸，實(shí)現(xiàn)對成形件的形狀和尺寸的調(diào)整，具有可逆性強(qiáng)的特點(diǎn)。螺紋高速滾打單點(diǎn)累積成形技術(shù)是一種高效、精密的金屬成形技術(shù)。相比于傳統(tǒng)的加工方法，如車削、銑削等，它具有成形精度高、表面質(zhì)量好、成形過程中不需加熱處理等優(yōu)點(diǎn)。此外，該技術(shù)適用性廣，可用于不同形狀和尺寸的零件成形，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是成形過程中不需要加熱，不會產(chǎn)生熱裂紋和變形，制件表面質(zhì)量好，尺寸精度高，成形效率高，適用于各種材料的成形。同時，該技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)，如成形工具的制造難度大，成形精度受到工具磨損和磨損不均勻的影響等。外螺紋滾壓成形過程的有限元模型建立需要考慮很多因素，例如材料本構(gòu)模型、摩擦模型、幾何形狀、工藝參數(shù)等。當(dāng)模型建立完成后，可以對材料在滾壓過程中的應(yīng)力、應(yīng)變及可變形區(qū)域進(jìn)行深入探究，可以分析出不同的工藝參數(shù)對螺紋成形質(zhì)量的影響。因此，通過有限元模擬外螺紋滾壓成形過程，可以更加系統(tǒng)和全面的掌握外螺紋滾壓的形變規(guī)律，為優(yōu)化工藝參數(shù)和提高螺紋成形效率提供依據(jù)。同時，有限元模擬技術(shù)還可以為外螺紋滾壓成形工藝的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供支持，縮短試驗(yàn)時間、降低試驗(yàn)成本，從而更好地滿足齒科植入器械高質(zhì)量的生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：螺紋結(jié)構(gòu)；冷滾打成形技術(shù)；有限元仿真AbstractTheadvantagesofthreadcoldrollformingtechnologyarehighformingaccuracy,goodsurfacequalityandnoheatingtreatmentintheformingprocess,soitcansaveenergyandreducethegenerationofwaste.Inaddition,theformingprocessissimple,wideapplicability,canbeusedfortheprocessingofvariousmaterials,suitablefordifferentshapesandsizesofpartsforming,withstrongadaptability.Thethreadcoldrollformingtechnologycanbecombinedwithothermachiningmethods,suchasturningandmilling,toimprovethemachiningefficiencyandformingaccuracy.Atthesametime,theshapeandsizeoftheformingcanbeadjustedbyadjustingtheshapeandsizeoftherollingwheel,whichhasstrongreversibility.Threadhigh-speedrollingsinglepointcumulativeformingtechnologyisanefficientandprecisemetalformingtechnology.Comparedwiththetraditionalprocessingmethods,suchasturningandmilling,ithastheadvantagesofhighformingaccuracy,goodsurfacequality,andnoheatingtreatmentintheformingprocess.Inaddition,thetechnologyiswidelyapplicable,canbeusedfordifferentshapesandsizesofpartsforming,withstrongadaptability.Themainadvantagesofthistechnologyarethatitneedsnoheatingintheformingprocess,doesnotproducethermalcracksanddeformation,goodproductionsurfacequality,highdimensionalaccuracy,highformingefficiency,suitablefortheformingofvariousmaterials.Atthesametime,thetechnologyalsohassomedisadvantages,suchasthemanufacturingdifficultyoftheformingtools,theformingaccuracyisaffectedbythetoolwearandunevenwear.Establishthefiniteelementmodeloftheexternalthreadrollingformingprocess,suchasmaterialconstitutivemodel,frictionmodel,geometry,processparametersandsoon.Afterthemodelisestablished,thestress,strainanddeformableareaintherollingprocesscanbedeeplyexplored,andtheinfluenceofdifferentprocessparametersonthethreadformingqualitycanbeanalyzed.Therefore,throughthefiniteelementsimulationoftheexternalthreadrollingformingprocess,thedeformationlawoftheexternalthreadrollingcanbemoresystematicallyandcomprehensivelymastered,whichprovidesabasisforoptimizingtheprocessparametersandimprovingthethreadformingefficiency.Atthesametime,thefiniteelementsimulationtechnologycanalsoprovidesupportforthedesignandoptimizationoftheexternalthreadrollingformingprocess,shortenthetesttimeandreducethetestcost,soastobettermeetthehighqualityproductionrequirementsofdentalimplantdevices.Keyword:Thescrewthreadstructure;Coldrolling;Finiteelementsimulation;;ABAQUS目錄TOC\o"1-3"\h\u14504摘要 I17810ABSTRACT III1.27460緒論 343071.1研究背景及意義 3103411.2國內(nèi)外水平及發(fā)展?fàn)顩r 493111.2.1國外發(fā)展水平 456491.2.2國內(nèi)發(fā)展水平 4181861.3課題研究的主要內(nèi)容及章節(jié)安排 6118152螺紋冷滾打成形原理研究 7219722.1螺紋冷滾打成形的原理 7206552.2冷滾打螺紋的特點(diǎn) 893872.3三角螺紋冷滾打毛坯直徑計(jì)算 8195822.4螺紋冷滾打的運(yùn)動分析 10218562.5本章小結(jié) 12139803模型的建立 13267423.1有限元分析原理及特點(diǎn) 13139963.2設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)方案 13131643.3ABAQUS有限元仿真流程 1438313.3.1ABAQUS軟件的介紹 14102303.4滾打輪和植入體的模型建立 15157133.5植入體對應(yīng)參數(shù)值的設(shè)置 18273333.6植入體網(wǎng)格劃分 20122633.7求解器的設(shè)定 22112523.8編輯相互作用 23282803.9創(chuàng)建載荷相關(guān)屬性 2588083.10編輯提交作業(yè)并運(yùn)行計(jì)算 27264543.11可視化. 28155493.12本章小結(jié) 28155184螺紋冷滾打仿真結(jié)果后處理分析 29116854.1螺紋齒槽輪廓形態(tài) 29227984.2螺紋冷滾打成形的應(yīng)力分析 31189954.3滾打過程螺紋軸坯受力分析 34316874.4本章小結(jié) 3552305.結(jié)論 36519714.1總結(jié) 36152625.2展望未來 361772參考文獻(xiàn) 38

緒論1.1研究背景及意義種植體與骨界發(fā)生微動疲勞、連接部件界面發(fā)生微動磨損等破壞現(xiàn)象成為齒科植入器的主要失效形式之一，因此減小微動、提高齒科植入器的長期壽命成為這類器械發(fā)展的關(guān)鍵。采用螺絲固位連接：上部結(jié)構(gòu)通過預(yù)制的螺栓緊固在種植體基臺上，顧客不能自行摘戴，可以像固定義齒一樣發(fā)揮作用[]。如下圖所示采用螺紋結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：螺紋連接的自鎖性能好，強(qiáng)度高，將帶有螺紋結(jié)構(gòu)的植入體安裝在牙槽骨面時，螺紋連接可以起到緊固自鎖的作用并且防止在牙齒長期使用中產(chǎn)生的植入體松動等問題。螺紋連接的自鎖性能好，強(qiáng)度高，將帶有螺紋結(jié)構(gòu)的植入體安裝在牙槽骨面時，螺紋連接可以起到緊固自鎖的作用并且防止在牙齒長期使用中產(chǎn)生的植入體松動等問題ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"hDIX0JXb","properties":{"formattedCitation":"\\super[5]\\nosupersub{}","plainCitation":"[5]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":905,"uris":["/users/local/lUadEedi/items/ZEFQW7W7"],"itemData":{"id":905,"type":"article-journal","abstract":"種植體與骨界面發(fā)生微動疲勞、連接部件界面發(fā)生微動磨損等破壞現(xiàn)象是齒科植入器械的主要失效形式之一,因此減小微動、提高齒科植入器械的長期壽命成為這類器械發(fā)展的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)闡述了種植體與骨組織界面微動疲勞損傷導(dǎo)致骨結(jié)合不牢固、種植體內(nèi)部連接界面微動磨損導(dǎo)致連接松動、失效等問題的研究進(jìn)展。表面改性技術(shù)在提高植入器械骨結(jié)合率、耐磨損、抗疲勞等方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,傳統(tǒng)的涂層技術(shù)由于增加了界面、存在長期脫落的風(fēng)險而逐漸退出了歷史舞臺。對目前相關(guān)領(lǐng)域的綜述研究表明,齒科植入器械各部件的原位改性技術(shù)具有從表面到基底成分梯度漸變、長期結(jié)合力好等優(yōu)點(diǎn),是有效解決植入器械微動損傷的關(guān)鍵技術(shù),逐漸成為了新的發(fā)展趨勢。","container-title":"真空","DOI":"10.13385/ki.vacuum.2020.05.08","ISSN":"1002-0322","issue":"5","language":"中文;","note":"1citations(CNKI)[2023-3-25]","page":"32-37","source":"CNKI","title":"齒科植入器械微動損傷及界面強(qiáng)化的研究進(jìn)展","volume":"57","author":[{"family":"孫","given":"飛"},{"family":"王","given":"磊"},{"family":"何","given":"云鵬"},{"family":"巴","given":"德純"},{"family":"宋","given":"桂秋"},{"family":"藺","given":"增"}],"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[5]。圖1.2植入體螺紋生物醫(yī)用鈦合金螺絲的制作工藝要求非常高，需要經(jīng)過多道工序進(jìn)行加工和處理，以保證其質(zhì)量和生物相容性。生物醫(yī)用鈦合金螺絲的表面通常采用鈦氧化、磷酸化等處理方式，以增強(qiáng)其表面的生物相容性和耐腐蝕性。此外，還需要對螺絲進(jìn)行精密加工和檢測，確保其尺寸精度和機(jī)械性能符合要求[[][]生物醫(yī)用鈦合金螺絲的應(yīng)用范圍非常廣泛，主要用于骨科、口腔科、神經(jīng)外科、心臟外科等各個領(lǐng)域的手術(shù)中。其優(yōu)異的生物相容性和機(jī)械性能，使其成為植入材料的首選之一。在口腔領(lǐng)域，生物醫(yī)用鈦合金螺絲的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，可以用于種植體的固定、正畸支抗釘?shù)墓潭?、牙齒修復(fù)等方面。在骨科領(lǐng)域，生物醫(yī)用鈦合金螺絲可以用于骨折固定、脊柱融合、人工關(guān)節(jié)置換等方面。1.2國內(nèi)外水平及發(fā)展?fàn)顩r1.2.1國外發(fā)展水平近年來，國外的冷滾打設(shè)備有了很大的發(fā)展，自動調(diào)節(jié)滾輪的間距，實(shí)現(xiàn)高精度的螺紋冷滾打加工。除了肯尼福公司，德國的Hegenscheidt-MFD公司也是螺紋冷滾打設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)之一。該公司的螺紋冷滾打設(shè)備采用了先進(jìn)的CNC控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的加工，而且還可以根據(jù)不同的產(chǎn)品要求進(jìn)行靈活的調(diào)整[]?？偟膩碚f，國外的螺紋冷滾打設(shè)備在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、高精度的加工，同時還能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。1.2.2國內(nèi)發(fā)展水平有限元方法，對冷滾打螺紋的成形力學(xué)行為進(jìn)行了研究，探討了制件材料性能、滾打輪廓形和工藝參數(shù)對冷滾打螺紋成形的影響。研究結(jié)果表明，在一定的工藝參數(shù)下，制件材料的彈性模量和屈服強(qiáng)度對冷滾打螺紋成形有較大影響，滾打輪的廓形和尺寸也對成形效果有顯著影響。綜上所述，國內(nèi)關(guān)于冷滾打成形的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但仍有許多問題需要進(jìn)一步探究和解決。例如，如何提高冷滾打成形的生產(chǎn)效率和制件質(zhì)量，如何優(yōu)化滾打輪的廓形和尺寸，如何減小制件表面的殘余應(yīng)力等。這些問題的解決需要多學(xué)科的協(xié)作和不斷的實(shí)驗(yàn)研究。1.3課題研究的主要內(nèi)容及章節(jié)安排本課題在分析螺紋冷滾打原理的基礎(chǔ)上，通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)植入體和滾打輪的尺寸參數(shù)以及運(yùn)動方向,進(jìn)給速率和轉(zhuǎn)動速度等參數(shù)的確定.通過abaqus軟件對滾打輪和植入體進(jìn)行模型的繪制，對冷滾打螺紋的成形過程進(jìn)行仿真，提出將冷滾打成形技術(shù)應(yīng)用于三角螺紋的加工中研究了螺紋冷滾打過程中的金屬流動規(guī)律具體研究內(nèi)容如下：緒論。主要針對目前加工制造業(yè)的發(fā)展方向以及螺紋的加工技術(shù)，提出將冷滾打成形技術(shù)應(yīng)用于螺紋加工中，分析了螺紋冷滾打成形技術(shù)的背景和意義，對冷滾打成形技術(shù)國內(nèi)外研究概況進(jìn)行了簡介，簡要敘述了螺紋的加工方法，明確本文的主要研究方向和內(nèi)容。第二章螺紋冷滾打成形原理研究。在分析高速冷滾打螺紋的成形原理基礎(chǔ)之上，通過螺紋加工技術(shù)的研究，分析冷滾打螺紋成形的原理以及特點(diǎn)，通過三角螺紋的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，確立螺紋冷打運(yùn)動系統(tǒng)及幾何模型。第三章分析有限元的特點(diǎn)，利用ABAQUS進(jìn)行建模，按尺寸繪制滾打輪，模芯以及植入體的零件模型以及建立裝配體，零件模擬運(yùn)動過程。第四章螺紋冷滾打成形過程進(jìn)行動作模擬，通過滾打輪在不同時刻滾打螺紋的Mises應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變圖。分析滾打過程中的徑向變形力，分析了滾打輪的轉(zhuǎn)速、打入深度、滾打輪半徑等因素對徑螺紋結(jié)構(gòu)的影響。第五章總結(jié)與歸納。對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個過程進(jìn)行總結(jié)，針對細(xì)節(jié)進(jìn)行反思，通過對滾打輪轉(zhuǎn)速的改變以及滾打輪精度的不同等級，從而加工出的植入體螺紋結(jié)構(gòu)精度不同，滾打輪精度越高，轉(zhuǎn)速越大，則螺紋結(jié)構(gòu)的精度越高，表面質(zhì)量越好。

2螺紋冷滾打成形原理研究2.1螺紋冷滾打成形的原理螺紋冷滾打成形原理如圖所示,三個具有一定形狀輪廓的滾打輪均勻安裝滾打芯軸上,并且滾打輪可繞自身軸線自由轉(zhuǎn)動,當(dāng)滾打軸以轉(zhuǎn)速ns高速旋轉(zhuǎn)時,帶動滾打輪實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn),滾打軸旋轉(zhuǎn)一周時,滾打輪對軸坯擊打三次,當(dāng)軸坯以轉(zhuǎn)速nw旋轉(zhuǎn)一周時,滾打輪沿軸坯軸向以速度v移動一個螺距P。在滾打過程中，軸坯以一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，滾打軸每轉(zhuǎn)動一周，沿軸向移動一個導(dǎo)程，滾打輪可隨滾打軸沿軸向和徑向以一定速度進(jìn)給，軸坯在固定位置做連續(xù)轉(zhuǎn)動ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"q76Jdpoj","properties":{"formattedCitation":"\\super[15]\\nosupersub{}","plainCitation":"[15]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":1038,"uris":["/users/local/lUadEedi/items/B5ALBQ9F"],"itemData":{"id":1038,"type":"article-journal","title":"漸開線花鍵軸冷滾扎工藝試驗(yàn)"}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[15]。為了避免干涉，滾打輪的安裝軸線與軸坯軸線間的夾角為螺旋角β故β=3.405°在滾打過程中，由于滾打輪的自轉(zhuǎn)，軸坯被壓縮并逐漸變形，最終成形為所需的形狀。滾打成形過程中，滾打輪的直徑逐漸變小，使得軸坯的直徑逐漸變大，直到達(dá)到所需的尺寸。在滾打過程中，滾打輪和軸坯之間的摩擦力不斷變化，需要通過調(diào)整滾打輪的自轉(zhuǎn)速度和軸坯的進(jìn)給速度來保持穩(wěn)定的滾打成形。ADDINZOTERO_ITEMCSL_CITATION{"citationID":"dR9TiIsd","properties":{"formattedCitation":"\\super[25]\\nosupersub{}","plainCitation":"[25]","noteIndex":0},"citationItems":[{"id":1000,"uris":["/users/local/lUadEedi/items/CAJUKHUT"],"itemData":{"id":1000,"type":"article-journal","abstract":"為研究絲杠冷滾打成形過程中滾打輪半徑、滾打輪圓角半徑和打入量與變形力之間的關(guān)系,在絲杠冷滾打成形原理的基礎(chǔ)上建立了有限元仿真模型。通過仿真獲得單次滾打以及多次滾打成形過程中,變形力隨滾打輪半徑、滾打輪圓角半徑和打入量的變化規(guī)律;設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn),研究打入量、滾打軸轉(zhuǎn)速、滾打輪厚度及工件轉(zhuǎn)速4個因素對變形力的影響規(guī)律。在自行設(shè)計(jì)的冷滾打成形絲杠設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測得變形力的變化趨勢與仿真結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了有限元仿真模型的正確性。","container-title":"中國機(jī)械工程","ISSN":"1004-132X","issue":"9","language":"中文;","note":"1citations(CNKI)[2023-3-27]<北大核心,EI,CSCD>","page":"1065-1073","source":"CNKI","title":"絲杠冷滾打變形力影響因素研究","volume":"31","author":[{"family":"李","given":"玉璽"},{"family":"李","given":"言"},{"family":"崔","given":"蒞沐"},{"family":"苗","given":"志鴻"}],"issued":{"date-parts":[["2020"]]}}}],"schema":"/citation-style-language/schema/raw/master/csl-citation.json"}[25]。圖2.1螺紋冷滾打原理圖2.2冷滾打螺紋的特點(diǎn)高速冷滾打成形技術(shù)打破了傳統(tǒng)的“去除材料”的加工原理，運(yùn)用“累積成形”，提高了零件的精度，質(zhì)量塑性形變能力以及生產(chǎn)效率等一些良好的性能，高速冷滾打成形技術(shù)具有廣闊的前景，對此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究有著重要的工程應(yīng)用價值。冷滾打成形過程中滾打輪的轉(zhuǎn)速一般為900~2500r/min，比其他塑性成形技術(shù)的成形速度高出很多。此外，成形過程中還會受到溫度、壓力、摩擦等因素的影響，這些因素也需要在描述金屬變形行為時進(jìn)行考慮。同時，成形過程中還會涉及到材料的塑性變形、彈性回復(fù)、斷裂等問題，這些也需要在描述金屬變形行為時進(jìn)行考慮。因此，在進(jìn)行金屬成形過程的分析和設(shè)計(jì)時，需要考慮多種因素的綜合影響，以確保成形過程的穩(wěn)定性和成品質(zhì)量的高度。2.3三角螺紋冷滾打毛坯直徑計(jì)算根據(jù)螺紋冷滾打成形原理知，成形時軸坯的體積變化很小，這種微量的變化可以忽略，在塑性成形理論研究和實(shí)際計(jì)算過程中，塑性變形體的體積維持不變或是常數(shù)，也就是冷滾打成形前后螺紋軸坯的體積保持不變，即：V0=Vn（2.1）式中：V0為變形前體積，Vn為變形后體積。圖2.2為三角螺紋截面的基本尺寸圖，圖中P為螺紋的螺距，H為牙形理論高度，H=0.866P，d為螺紋公稱直徑，d2為螺紋中徑，d1為螺紋內(nèi)徑，d0軸坯毛坯直徑，其中：d2=d–0.6495P，d1=d–1.0825P。圖2.2螺紋尺寸三叔圖圖2.3螺紋軸截面齒形圖本文前面提到了螺紋冷滾打成形后的體積等于滾打前的體積，圖2.3為螺紋軸截面齒形圖，取半個螺距P/2進(jìn)行分析：滾打成形后半個螺距內(nèi)的體積為nV，由圖可知，V1在空間內(nèi)是直徑為d、高度為1h的圓柱體；2V是直徑為d1、高度為2h的圓柱體；3V是高度為的圓錐臺，圓錐臺兩端面的直徑分別為d和d1。V1、V2和V3分別為：V1=Πd2V2=Πd22?h2V3=Π3毛坯直徑為d0=22VnΠ?p表2.1公稱直徑為3mm的普通三角螺紋參數(shù)參數(shù)螺距P中徑d2小徑d1螺旋升角Ψ數(shù)值0.3mm1.675mm1.459mm3.405°計(jì)算得出滾打公稱直徑為2mm、螺距為0.3mm的三角螺紋的毛坯直徑為：d0=1.70mm，略大于螺紋的中徑。為了避免干涉，滾打軸的安裝軸線與軸坯軸線間存在一個夾角，即螺紋的螺旋升角β=3.405°；初步取得滾打輪軸向進(jìn)給速度取0.35mm/s,轉(zhuǎn)速取80rad/s，植入體轉(zhuǎn)速取5.5rad/s，植入體長度2mm，齒距0.3故，需要打五圈螺紋，螺紋深度計(jì)算公式如下：H=0.866p故計(jì)算的螺紋深度0.26mm（2.6）初始安裝位置，滾打輪表面距植入體表面長度為0.09mm，滾打輪每完成一次滾打螺紋后，滾打輪沿著靠近植入體Y軸負(fù)方向進(jìn)給0.09mm,第四次滾打完成后，滾打輪回到初始位置，植入體的螺紋深度最終為0.26mm。而切削加工的螺紋毛坯直徑等于螺紋的外徑，所以冷滾打成形與傳統(tǒng)切削加工相比，節(jié)約了材料，提高了材料利用率。2.4螺紋冷滾打的運(yùn)動分析根據(jù)冷滾打成形原理，針對螺紋的具體加工情況，得出了螺紋冷滾打的原理：螺紋件是一種回轉(zhuǎn)體零件，成形過程中有螺紋軸坯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動wn，wn對應(yīng)一定的滾打輪相對軸坯的軸向運(yùn)動，還有滾打軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動sn，滾打軸的徑向進(jìn)給h，滾打輪的自轉(zhuǎn)運(yùn)動。在滾打成形時，軸坯以一定速度轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，軸坯旋轉(zhuǎn)一周時，滾打輪沿軸向移動一個導(dǎo)程，為了避免干涉，滾打軸的安裝軸線與軸坯軸線間存在一個夾角，即螺紋的螺旋升角β=3.405°圖2.3滾打輪加工植入體示意圖在軸坯和滾打輪接觸的瞬間，滾打輪打入軸坯的瞬時速度方向與軸坯接觸點(diǎn)的切線速度方向相反時，這種方式為逆滾打。逆滾打時，滾打輪的打入厚度從零逐漸增大到最大，滾打輪首先接觸的軸坯的已成形區(qū)域，然后再接觸未成形區(qū)域，這種方式下滾打輪和滾打軸受到的沖擊載荷較小，對滾打輪的齒廓損壞較小，但由于滾打輪剛接觸軸坯時，滾打輪會在軸坯上滑移一小段距離，因此會加劇滾打輪和軸坯的摩擦，降低滾打輪的壽命。為了使植入體毛胚和滾打輪軸承承受較小的載荷，同時為了保護(hù)滾打輪的齒形輪廓，故采用逆滾打。2.5本章小結(jié)本章主要通過對螺紋冷滾打成形原理以及給畫出的相關(guān)原理圖，進(jìn)行螺紋結(jié)構(gòu)的分析及理解，使得對滾打輪以及植入體的空間位置安裝有了一定的理論依據(jù)。查閱資料，翻閱相關(guān)文件，確定了植入體與滾打輪的空間位置以及安裝時角度設(shè)置，滾打輪的轉(zhuǎn)動速度，軸向進(jìn)給速度和植入體自轉(zhuǎn)速度。通過畫出的滾打輪冷滾打植入體的示意圖圖2.1，清晰的將金屬材料表面冷滾打植入體的塑性變形以及螺紋形狀展現(xiàn)出來了，不僅完成了本課題的螺紋冷滾打工作原理的研究，而且為接下來的螺紋冷滾打仿真打下了基礎(chǔ)。3模型的建立本章主要包括分析有限元的特點(diǎn)，利用ABAQUS進(jìn)行建模，按尺寸繪制滾打輪，模芯以及植入體的零件模型以及建立裝配體，零件模擬運(yùn)動過程。3.1有限元分析原理及特點(diǎn)有限元法具有高精度、高效性和可靠性的特點(diǎn)。它可以通過適當(dāng)?shù)膯卧獎澐趾途W(wǎng)格剖分來控制誤差，同時也可以利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力來實(shí)現(xiàn)快速求解。此外，有限元法還可以通過驗(yàn)證和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，從而提高了計(jì)算結(jié)果的可信度。3.2設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)方案經(jīng)過調(diào)研，牙科常用的鈦合金螺釘有多種，大多為非常細(xì)小的螺紋，因此選擇公稱直徑d為2mm的螺釘進(jìn)行研究，螺距P=0.3mm，中徑d2=1.675mm，小徑d1=1.459mm，本次冷滾打仿真的工藝參數(shù)為：表3.1鈦合金材料屬性楊氏模量（MPa）泊松比密度（Ton/mm3）質(zhì)量放大系數(shù)）摩擦系數(shù)1130000.3424.43E-091000000.3初步取得滾打輪軸向進(jìn)給速度取0.35mm/s,轉(zhuǎn)速取80rad/s，植入體轉(zhuǎn)速取5.5rad/s，植入體長度2mm，齒距0.3故，需要打五圈螺紋，螺紋深度計(jì)算公式如下：H=0.866p故計(jì)算的螺紋深度0.26mm初始安裝位置，滾打輪表面距植入體表面長度為0.09mm，滾打輪每完成一次滾打螺紋后，滾打輪沿著靠近植入體X軸負(fù)方向進(jìn)給0.08mm,第四次滾打完成后，滾打輪回到初始位置，植入體的螺紋深度最終為0.26mm。3.3ABAQUS有限元仿真流程3.3.1ABAQUS軟件的介紹ABAQUS還具有強(qiáng)大的后處理功能，可以生成各種可視化圖形和動畫，以幫助用戶更好地理解模擬結(jié)果。此外，ABAQUS還具有多物理場模擬能力，可以同時考慮多個物理場的相互作用，如結(jié)構(gòu)-聲學(xué)、結(jié)構(gòu)-熱、結(jié)構(gòu)-流體等。ABAQUS是一款功能強(qiáng)大、靈活性高、可靠性強(qiáng)的有限元軟件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、研究和教育領(lǐng)域。ABAQUS模擬能力可以涵蓋從微觀到宏觀的尺度，從材料的原子結(jié)構(gòu)到大型工程結(jié)構(gòu)的分析。它的分析方法包括有限元法、邊界元法和有限差分法等，其中以有限元法為主。它提供了豐富的元素類型和材料模型，可以滿足不同類型的結(jié)構(gòu)和材料的分析需求。ABAQUS還提供了多種求解器，可以滿足不同規(guī)模和復(fù)雜度的問題求解需求。3.4滾打輪和植入體的模型建立1、滾打輪和植入體基本設(shè)置和裝配滾打輪和植入體模型創(chuàng)建的基本思路就是先在Part模塊下創(chuàng)建滾打輪和植入體的三維幾何模型，設(shè)置好參數(shù)后，對植入體毛坯進(jìn)行網(wǎng)格劃分，既滾打輪和模芯是解析性剛體，無需進(jìn)行網(wǎng)格劃分，再進(jìn)入到裝配體模塊，將滾打輪和植入體進(jìn)行裝配。打開軟件，先設(shè)置好工作目錄。然后進(jìn)入到部件模塊中，點(diǎn)擊左側(cè)的創(chuàng)建部件圖標(biāo)，如圖3.1所示在彈出的編輯對話框中，選取三維模型空間，類型選用可變型，基本特征選取實(shí)體旋轉(zhuǎn)，網(wǎng)格近似尺寸保持默認(rèn)4。點(diǎn)擊繼續(xù)進(jìn)入到草圖繪制界面。圖3.1創(chuàng)建部件2、創(chuàng)建植入體幾何模型進(jìn)入到草圖繪制界面，構(gòu)建一個寬0.6mm×長2mm的矩形，距離寬邊0.4mm處設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸點(diǎn)擊完成，隨后會彈出編輯基本旋轉(zhuǎn)對話框，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為360°,點(diǎn)擊確認(rèn)，完成工件模型的創(chuàng)建。圖3.2植入體尺寸圖圖3.3植入體零件圖3.創(chuàng)建模芯幾何模型創(chuàng)建步驟同上述創(chuàng)建工件的方法一致，再次創(chuàng)建一個三維解析性旋轉(zhuǎn)剛體，網(wǎng)格大概尺寸保持默許值4。然后點(diǎn)擊確認(rèn)進(jìn)入草圖繪制界面，按照圖3.3所示尺寸繪制長為3mm×寬為0.4mm草圖，點(diǎn)擊完成旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置為360°,如圖3.4所示。圖3.4模芯的尺寸圖圖3.5模芯幾何圖4.創(chuàng)建滾打輪幾何模型創(chuàng)建步驟同上述創(chuàng)建模芯的方法一致，再次創(chuàng)建一個三維解析性旋轉(zhuǎn)剛體，網(wǎng)格大概尺寸保持默許值4。然后點(diǎn)擊確認(rèn)進(jìn)入草圖繪制界面，按照圖3.6所示尺寸進(jìn)行繪制，完成模型建立如圖3.7所示。圖3.6滾打輪的尺寸圖圖3.7滾打輪的零件圖5、裝配點(diǎn)擊模塊選項(xiàng)中的裝配，如圖3.8創(chuàng)建實(shí)例對話框同時選中部件，實(shí)例類型選擇非獨(dú)立，點(diǎn)擊確認(rèn)就可以在裝配界面看到三個部件，隨后進(jìn)行裝配，如果默認(rèn)裝配不符合預(yù)期的，可以選擇左側(cè)圖標(biāo)中的平移等操作完成裝配。如圖3.8所示為裝配好的效果圖。圖3.8滾打輪，模芯，植入體裝配圖3.5植入體對應(yīng)參數(shù)值的設(shè)置植入體的材料與參數(shù)設(shè)定運(yùn)用傳統(tǒng)的切削加工方法來研究的話，對應(yīng)參數(shù)設(shè)置以及優(yōu)化的方法不好操作，并且諸多實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)都不精確。因此采用有限元分析的方法創(chuàng)建切削模型。此次仿真可以選用模型作為鈦合金材料滾打輪模型。編輯材料的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。固體材料的密度一般情況是固定值。如圖3.9所示點(diǎn)擊通用在下拉選項(xiàng)中選擇密度，分布選擇一致選項(xiàng)，質(zhì)量密度數(shù)值參照表如圖3.9所示點(diǎn)擊力學(xué)下的密度參數(shù)設(shè)置。圖3.9密度參數(shù)的設(shè)置如圖3.10所示點(diǎn)擊力學(xué)下的彈性，選取各向同性為彈性類型，具體數(shù)值參照圖3.10。圖3.10工件彈性參數(shù)設(shè)置如圖3.11所示點(diǎn)擊力學(xué)下的塑性按鈕，選取硬化類型為各向同性，場變量個數(shù)為0.具體數(shù)值參照圖3.11。圖3.11材料塑性參數(shù)的設(shè)置3.6植入體網(wǎng)格劃分在環(huán)境欄中進(jìn)入網(wǎng)格命令，選擇為邊設(shè)置種子數(shù)目，既植入體形狀為空心圓柱狀，內(nèi)邊和外表面根據(jù)尺寸比例設(shè)置種子數(shù)目，其余所有邊分別直接設(shè)置種子個數(shù)，如下圖3.12所示圖a內(nèi)外表面的種子設(shè)置比列圖b圖b其余邊種子數(shù)設(shè)置圖3.12植入體種子的設(shè)定點(diǎn)擊完成，為整個模型網(wǎng)格化，如圖3.13所示，植入體的網(wǎng)格化圖3.13植入體的網(wǎng)格化3.7求解器的設(shè)定1.創(chuàng)建求解器點(diǎn)擊環(huán)境欄模塊，下拉菜單中選擇分析步step選項(xiàng)，再選取創(chuàng)建分析步圖標(biāo)，在開始分析步驟之后直接進(jìn)入本步驟，選取通用，動力這一選項(xiàng)作為分析步的類型；點(diǎn)擊繼續(xù)，隨后進(jìn)入到編輯分析步對話框，時間長度設(shè)置為5秒，幾何非線性打開，詳細(xì)數(shù)據(jù)設(shè)定如圖3.14所示。在設(shè)置一個質(zhì)量縮放參數(shù)如圖3.15所示，點(diǎn)擊質(zhì)量縮放界面的創(chuàng)建，隨后會彈出編輯質(zhì)量縮放，類型選擇按系數(shù)縮放數(shù)值設(shè)置為10000，目標(biāo)選擇質(zhì)量縮放，點(diǎn)擊完成。圖3.14增量設(shè)置圖3.15質(zhì)量縮放設(shè)置場輸出的創(chuàng)建創(chuàng)建名稱為F-Output-1后，如圖3.16所示，在該對話框中輸出變量選項(xiàng)中修改間隙值為200，輸出變量一欄添加RT,Reactionforces，點(diǎn)擊完成設(shè)置，在歷程輸出請求管理器在彈出的對話框中選擇集：roughcast-1.whole-roughcast，隨后在輸出變量選擇ALLIE和ALLKE,選中此按鈕，完成場變量輸出請求的創(chuàng)建。圖3.16場輸出參數(shù)設(shè)置3.8編輯相互作用編輯相互作用對話如圖3.17所示，創(chuàng)建兩組面與面的接觸：1.創(chuàng)建滾打輪跟植入體毛坯之間的相互接觸，最后點(diǎn)擊確認(rèn)完成編輯。圖3.18植入體外表面和滾打輪的相互作用在相互作用屬性管理器之中，彈出接觸屬性對話框，設(shè)置fric030接觸，摩擦公式選中罰，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.2。如下圖3.18所示圖3.18接觸屬性3.9創(chuàng)建載荷相關(guān)屬性單擊模塊下的載荷進(jìn)入到載荷界面，進(jìn)入創(chuàng)建邊界條件，名稱設(shè)定為BC-3，選擇類別為力學(xué)選項(xiàng)，選取對稱/反對稱/完全固定作為分析步的類型，選擇繼續(xù)后設(shè)置邊界條件，區(qū)域選取為植入體整個模型，植入體發(fā)生自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為6.3rad/s，其余轉(zhuǎn)動速度和移動速度為0固定，選擇幅值為amp-smooth，點(diǎn)擊完成，如圖3.19所示，繼續(xù)同上一步操作，在創(chuàng)建邊界條件中，名稱設(shè)定為velocity-rolle，設(shè)定轉(zhuǎn)速為105rad/s，軸向移動速度為0.4mm/s，繼續(xù)選擇幅值為amp-smooth，點(diǎn)擊OK，點(diǎn)擊確定完成工件的邊界條件設(shè)定，如圖3.20所示。圖3.19植入體邊界條件設(shè)置圖3.20滾打輪邊界條件設(shè)置設(shè)定完成后工件的裝配體就會如圖3.21所示。圖3.21效果圖3.10編輯提交作業(yè)并運(yùn)行計(jì)算在模塊選擇作業(yè)欄，進(jìn)入到作業(yè)界面。選擇創(chuàng)建作業(yè),在出現(xiàn)的對話框中單擊繼續(xù),彈出下一個對話框，如圖3.22所示。選取完全分析作為作業(yè)類型選項(xiàng)，默認(rèn)其它選擇后點(diǎn)擊確認(rèn)完成并創(chuàng)建任務(wù)。在主菜單中選擇作業(yè)管理器選項(xiàng)中，可完成數(shù)據(jù)檢索、監(jiān)控。圖3.22編輯作用及監(jiān)控界面3.11可視化.模芯與植入體之間的裝配以及植入體與滾打輪之間的安裝，在滾打過程中的受力示圖分析，隨著滾打輪和模芯的轉(zhuǎn)動，植入體的受力不同，時刻發(fā)生著變化如圖3.23所示。圖3.233.12本章小結(jié)本章主要通過分析有限元的特點(diǎn)，既具有靈活性和適用性，適應(yīng)性強(qiáng)。通過查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)方案，確定了螺紋的尺寸以及滾打輪與植入體的安裝位置，約束條件以及進(jìn)給量，進(jìn)給速度和軸向速度等參數(shù)設(shè)置，利用ABAQUS進(jìn)行建模，按尺寸繪制滾打輪，模芯以及植入體的零件模型以及建立裝配體，進(jìn)行模擬滾打輪加工植入體運(yùn)動過程。4螺紋冷滾打仿真結(jié)果后處理分析4.1螺紋齒槽輪廓形態(tài)冷滾打螺紋成形發(fā)生塑性變形在滾打輪與植入體表面接觸的不同部位，軸坯的金屬材料流動情況和塑性應(yīng)變也各有不同之處,如圖4.1所示。圖4.1滾打輪加工植入體的輪廓圖在冷滾打加工過程中，滾打輪的圓弧刀尖位置快速擊打植入體的表面部位，因此表面存在不間斷的徑向力，該部位受到的力最大，從而形成植入體螺紋齒槽的底部；與輪子兩側(cè)面接觸的軸坯位置，受到輪子的擠壓力，一部分金屬沿著滾打輪的側(cè)壁的法線方向流動，形成了螺紋槽的側(cè)壁；另一部分金屬沿著滾打輪側(cè)壁的切向向上流動，形成螺紋齒槽兩側(cè)的成形，兩側(cè)的金屬材料同時又向阻力較小的區(qū)域流動，最終形成螺紋齒槽的輪廓形狀。a.三維細(xì)節(jié)圖b.三維主視圖d.一次冷滾打成形圖4.2一次冷滾打成形后軸坯不同視圖螺紋冷滾打成形各個時刻的外形輪廓見圖4.2，植入體表面螺紋齒形成形時，在滾打輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)擊打植入體毛坯表面時，金屬向滾打輪兩側(cè)以外的區(qū)域流動，此過程中，金屬沿著滾打輪兩側(cè)的表面向上逐漸形成螺紋齒形和齒槽。在冷滾打螺紋成形整個過程符合體積不變假設(shè)，打下部分和擠出部分體積一樣，獲得整個螺紋結(jié)構(gòu)的輪廓，螺紋槽的深度在不斷改變，螺槽兩邊的凸起增高，螺紋結(jié)構(gòu)逐漸形成如圖4.3。圖4.3不同時刻螺紋齒槽形貌4.2螺紋冷滾打成形的應(yīng)力分析螺紋冷滾打成形過程中Mises應(yīng)力分布如圖4.4所示。顯而易見，在植入體表面塑性變形初始時應(yīng)力分布范圍很小，隨著滾打輪不斷打入高深度的螺紋時，應(yīng)力及其分布范圍持續(xù)有所擴(kuò)大，應(yīng)力較大區(qū)域主要是植入體表面金屬和滾打輪圓弧刀尖快速轉(zhuǎn)動的接觸的部位。圖4.4軸坯Mises應(yīng)力云圖應(yīng)力波以滾打輪和植入體毛坯表面的接觸區(qū)域?yàn)橹行南蛑車鷶U(kuò)散，根據(jù)植入體表面所受應(yīng)力大小的不同，從而發(fā)生不同的塑性變化程度，有的接觸面受力大，發(fā)生塑性形變程度大，有的接觸表面所受應(yīng)力小，故發(fā)生形變的影響就小。應(yīng)力波到達(dá)的區(qū)域，應(yīng)力隨即升高，距離滾打輪圓弧刀尖與植入體表面的接觸部位越近，應(yīng)力值越大；距離滾打輪圓弧刀尖與植入體表面的接觸部位越遠(yuǎn)，應(yīng)力值越小。這是因?yàn)椋S著滾打輪與軸坯毛坯接觸面積的增大，接觸區(qū)域的應(yīng)力值不斷升高，從而應(yīng)力波所覆蓋的接觸面表面的面積也就逐漸擴(kuò)大，應(yīng)力以波的形式向周圍擴(kuò)散，從而引起周圍區(qū)域的應(yīng)力升高，當(dāng)滾打輪與植入體毛坯表面所接觸的區(qū)域，應(yīng)力值超過植入體毛坯材料的屈服極限時，植入體表面就會發(fā)生塑性變形，從而形成了螺紋的齒槽形狀，當(dāng)滾打輪與植入體表面連續(xù)接觸，快速擊打螺紋時，所形成的一圈一圈螺紋之間也就形成了螺距，從而螺距的大小與滾打輪的刀具形狀，安裝位置以及軸向進(jìn)給速度有關(guān)。圖4.5螺紋齒槽的節(jié)點(diǎn)路徑該路徑是從植入體毛坯表面螺紋齒槽的底部沿著表面齒槽的軌跡截面向上到螺紋齒槽的上面，分析這條路徑上應(yīng)力的變化情況以及等效塑性形變能力。選取1435，1434,1433,1432,1431,1430,1429,1428,1427,1426,1425,1424，1424，1423，1422對應(yīng)的序號為1到15。圖4.5為15個節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力沿路徑變化的曲線，從圖中可以看出，沿著由底向上的路徑，應(yīng)力值先增大后變小，即從螺紋齒槽的頂部中心到頂部邊緣，再到側(cè)壁，延續(xù)到頂部，顯而易見，滾打輪快速擊打過的植入體表面的不同位置時，塑性形變的程度不同，應(yīng)力值剛開始呈現(xiàn)不斷上升，到達(dá)一定的應(yīng)力值之后，又開始呈現(xiàn)下降的趨勢，這和圖4.4的云圖結(jié)果一致，說明在冷滾打螺紋成形過程中，螺紋齒槽底部邊緣的應(yīng)力最大，沿著齒槽的側(cè)壁向上應(yīng)力逐漸減小。圖4.6不同時刻軸坯等效塑性應(yīng)變云圖為了定量分析螺紋齒槽的不同部位金屬材料的應(yīng)變情況，在已成形的螺紋齒槽的截面取連續(xù)的六個單元格，各個單元在螺紋齒槽的位置如圖4.7所示，單元格序號1到6所對應(yīng)的單元分別是單元4355、單元4369、單元4403、單元4437、單元4471、單元4505。圖4.7螺紋齒槽選取的單元植入體表面已成形的螺紋齒槽截面上的所選取的6個結(jié)點(diǎn)所在的單元格的等效塑性應(yīng)變隨時間的變化曲線。如圖所示，螺紋輪廓的里面部分和兩側(cè)部分的金屬在達(dá)到等效塑性應(yīng)變的最大值之后幾乎是不會發(fā)生有很大的變化，這足以說明時間內(nèi)金屬不流動。等效塑性應(yīng)變的最大位置出現(xiàn)在螺紋齒槽的齒根邊緣部位，這是因?yàn)辇X根部是滾打過程中滾打輪直接擊打接觸到的部位，而螺紋結(jié)構(gòu)齒槽兩側(cè)的單元格5、6、2、1由底向上的等效塑性應(yīng)變依次減小，這是因?yàn)槁菁y側(cè)面上的金屬主要是在滾打輪的擠壓作用下發(fā)生流動，金屬沿兩側(cè)依次底面向上的流動速度依次降低。圖4.8齒槽側(cè)壁等效塑性應(yīng)變隨時間的變化曲線4.3滾打過程螺紋軸坯受力分析在高速冷滾打成形過程中，變形力是影響冷滾打成形質(zhì)量的關(guān)鍵因素，由于冷滾打成形是局部沖打、高頻動態(tài)沖擊過程，所以研究滾打過程中滾打成形力對于工藝的制定是意義重大的,而且對軸坯的表面質(zhì)量有重要的影響。通過數(shù)值模擬可以得到單次滾打鈦合金軸坯時的變形力隨時間的變化曲線圖，如圖4.9所示，在冷滾打成形過程中，軸坯植入體毛坯受到的徑向力最大，切向力稍弱一些，而切向力最小。曲線變化形狀類似于三角形，可劃分為加載和卸載兩個階段，因?yàn)槔錆L打中，滾打輪高速擊打植入體表面時毛坯所受到的力很大，所以力曲線斜率較陡，仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果擊打情況就越接近。圖4.9變形力隨時間變化4.4本章小結(jié)對冷打螺紋成形過程進(jìn)行仿真模擬獲得植入體毛坯表面螺紋成形過程不同時刻的Mises應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變圖、應(yīng)變隨時間變化的過程分析。根據(jù)滾打過程中的徑向變形力，分析了滾打輪的轉(zhuǎn)速、打入深度、滾打輪半徑等因素對徑向變形力的影響。結(jié)論對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個過程進(jìn)行總結(jié)，針對細(xì)節(jié)進(jìn)行反思，通過對滾打輪轉(zhuǎn)速的改變以及滾打輪精度的不同等級，從而加工出的植入體螺紋結(jié)構(gòu)精度不同，滾打輪精度越高，轉(zhuǎn)速越大，則螺紋結(jié)構(gòu)的精度越高，表面質(zhì)量越好。5.1總結(jié)高速冷滾打塑性成形的優(yōu)點(diǎn)是可以大大提高金屬材料的硬度和強(qiáng)度，使其具有更好的耐磨性和抗疲勞性能。同時，該方法還可以提高金屬材料的表面質(zhì)量和精度，使其更加適合于高精度的加工要求、具有設(shè)定尺寸和弧度以及材料選定的滾打輪對植入體毛胚外表面進(jìn)行連續(xù)的高速擊打，使植入體表層金屬發(fā)生塑性變形，植入體毛胚以一定的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使按照特定的方向塑性流動，從而在毛坯表面得到所需要的螺紋。本文分析了高速冷滾打成形原理以及螺紋冷滾打的運(yùn)動關(guān)系，得到了滾打輪和植入體毛坯的傳動關(guān)系，參數(shù)設(shè)計(jì)，運(yùn)動仿真等；根據(jù)冷滾打成形的體積不變原理，得到了軸坯直徑的計(jì)算公式；依據(jù)螺紋冷滾打成形原理和螺紋的截面輪廓，確定了三角螺紋的滾打輪的結(jié)構(gòu)。在冷滾打論文成形的原理和有限元abaqus仿真的基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件ABAQUS建立了螺紋冷滾打的有限元模型仿真，對植入體毛坯表面螺紋結(jié)構(gòu)的成形進(jìn)行模擬。對螺紋冷滾打成形過程中的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了仿真分析，道出了mises圖和等效塑性應(yīng)變圖，結(jié)果表明在螺紋的里面等效塑性應(yīng)變值最大，沿著螺紋齒槽截面不斷向上，等效應(yīng)變的值呈現(xiàn)依次下降的趨勢。同樣，在齒槽里面應(yīng)力值最大，沿著植入體毛坯齒槽截面向上，應(yīng)力也逐漸降低。分析了單次冷滾打螺紋的時間以及滾大過程的變形力，沿徑向的受力是變形力的最大分量。5.2展望未來本文設(shè)計(jì)的滾打模型輪存在一定的問題，考慮計(jì)算成本，滾打輪的邊緣倒圓角處理不明顯，圓弧有點(diǎn)小，因此存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致計(jì)算過程中齒槽底部和邊緣相接的位置有最大的應(yīng)力值。滾打輪的精度未做出合理安排，植入體為細(xì)小高精密零件，未及時處理在實(shí)際生產(chǎn)中，滾打輪更應(yīng)采用精度等級較高，是否會是螺紋表面有棱