超声振动冷拔传动轴是一种在传统冷拔过程中叠加超声振动能的传动轴冷拔工艺。本课题主要针对传统冷拔传动轴精度不高(低于IT8)、模具磨损快、表面质量差等缺点,通过叠加超声振动以减摩降载实现精密冷拔,使产品能够直接装配轴承使用。本文是在预处理工艺(酸洗、中和、磷化、皂化等)和冷拔模具结构参数优化条件下,对超声振动冷拔传动轴进行有限元仿真分析、工艺参数优化、以及对超声振动冷拔传动轴实验装置进行了初步设计。以冷拔Φ50mm的45钢传动轴为研究对象,采用“同步加载,多步求解”方式施加纵向载荷,利用ANSYS Workbench和Pro/E分别对常规和超声振动冷拔传动轴过程进行了有限元模拟仿真分析,结果表明:超声振动可以有效减小冷拔力和摩擦力,但摩擦力的减小程度明显不如拉拔力,这主要是由于叠加超声振动后冷拔模具和工件之间的断续接触和高速冲击起到的减摩降载作用造成的;超声振动冷拔传动轴的摩擦力比常规冷拔摩擦力小,且定径区摩擦力都大于减径区摩擦力;另外超声振动对减径区作用比定径区明显。采用正交实验法对超声振动冷拔传动轴的三个主要工艺参数(冷拔速度、频率、振幅)进行仿真优化设计,结果表明:三个主要工艺参数对超声振动冷拔传动轴的影响次序为:振幅影响最大,振动频率影响次之,冷拔速度影响相对较小;优化后得到的最佳工艺参数组合为:振幅A=0.06mm、振动频率f=40k Hz、冷拔速度V=9m/min。对优化参数条件下的仿真结果与常规冷拔仿真结果进行了对比分析,结果表明:冷拔力的平均值、减径区接触压应力和定径区接触压应力分别比常规状态下减少43.39%、15.30%、11.87%。根据国家标准模胚选用冷拔Φ9.6mm的棒材为研究对象,以LW30冷拔机为实验平台,利用Pro/E软件对超声振动冷拔传动轴实验装置进行了设计,设计中采用“中空式”的换能器与变幅杆、“内嵌式”的模具固定方式等,采用这种设计可使结构简化,更利于超声振动装置的安装与调整。