斜齿圆柱齿轮双向镦挤精密成形新工艺研究

为了克服斜齿圆柱齿轮(简称斜齿轮)现有工艺存在的模具结构复杂、成形力大等不足,在直齿形状凸模双向镦挤成形斜齿轮的基础上提出了斜齿凸模和无齿凸模双向镦挤两种成形方案。分析了不同成形方案下,端面摩擦力对载荷的影响。利用有限元模拟软件Deform-3D分别对三种成形方案进行了数值模拟。结果表明,采用无齿凸模镦挤成形斜齿轮在载荷及模具结构方面优于齿形凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤较直齿凸模双向镦挤,最大载荷降低约25%;无齿凸模双向镦挤较斜齿凸模双向镦挤,最大载荷值降低约35%;无齿模具加工制造更容易,成形等效应力远小于模具材料许用应力。     

直齿圆锥齿轮双向镦挤精密成形工艺的数值模拟研究

基于挤压成形提出了直齿圆锥齿轮的双向镦挤精密成形工艺。将传统的"闭塞挤压"中上、下凹模优化为整体式凹模,利用可增大镦挤面积的齿形结构设计上、下凸模。根据"有效摩擦"原理,利用有限元模拟软件DEFORM-3D对直齿圆锥齿轮的双向镦挤成形和单向镦挤成形进行了数值模拟。结果表明,采用双向镦挤成形直齿圆锥齿轮,有利于齿形填充,与其单向镦挤成形相比,双向镦挤的上、下凸模载荷分别降低了55.6%和32.0%。通过物理试验对该方法的可行性进行了验证,成形出了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、开裂等缺陷的直齿圆锥齿轮。研究结果可为直齿圆锥齿轮高效、节能、节材的近净成形技术提供参考。     

主动螺旋伞齿轮双向镦挤精密成形试验

为实现主动螺旋伞齿轮精密成形,并克服现有工艺存在的轮齿角隅填充欠饱满、模具结构复杂、成形力大等不足,根据"积极摩擦"原理采用了一种双向镦挤闭塞模锻新工艺。以一种齿数为10的主动螺旋伞齿轮为研究对象,分析了成形工艺特点并创建了三维模型,利用Deform-3D对成形过程进行数值模拟,得到载荷-行程曲线,结果表明,变形过程可划分为自由变形、大变形、充满3个阶段。与单向镦挤对比,双向镦挤的大、小端载荷值分别降低了14%和30%;并对所获等效应力、等效应变等信息进行了分析,为模具设计优化提供了依据。通过物理模拟试验,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠和开裂等缺陷的铅质主动螺旋伞齿轮。     

主动螺旋锥齿轮双向对挤高效精密成形新工艺

根据主动螺旋锥齿轮形状特点和成形工艺要求,提出一种新的成形工艺:双向对挤高效精密成形。数值模拟结果表明新工艺成形主动螺旋锥齿轮过程中齿型腔可以均匀、顺利的完成填充,所成齿形良好,无明显缺陷出现。载荷-行程曲线变化正常,变形过程可大致划分为3个阶段:自由变形、充满和角隅充填。与传统的单向闭塞模锻、单件成形工艺的载荷-行程曲线对比,载荷值降低了18%。等效应力在模具承受范围内,无破坏现象出现,证明材料流动性较好、新工艺可行。通过物理模拟实验,得到了齿形轮廓清晰、充填饱满、无折叠、无开裂等缺陷的铅质试件,实验结果与模拟结果基本吻合。     

直齿圆柱内齿轮双向镦挤精密成形工艺研究

现有直齿圆柱内齿轮成形工艺存在轮齿角隅填充不饱满、模具结构复杂、成形力大等一些不足,采用了一种双向镦挤闭式模锻新工艺,分析了新工艺特点。以某20齿的直齿圆柱内齿轮为研究对象,创建了三维模型,利用Deform-3D软件对成形过程进行了数值模拟。载荷-行程曲线表明,变形过程可划分为自由变形、大变形、充满3个阶段。与单向镦挤对比,双向镦挤的载荷值降低19.5%;双向镦挤等效应力明显降低,零件变形正常,无破坏现象出现。通过试验,得到了齿形充填饱满、轮廓清晰、无飞边、折叠、开裂等缺陷的铅质直齿圆柱内齿轮。结果对直齿圆柱内齿轮近净成形技术研究具有一定参考意义。     

从动螺旋锥齿轮双向对挤高效精密成形新工艺研究

根据从动螺旋锥齿轮形状特点和成形工艺要求,本文提出一种新成形工艺:双向对挤高效精密成形新工艺。对从动螺旋锥齿轮成形过程进行了数值模拟。结果表明,采用新工艺成形从动螺旋锥齿轮过程中齿型腔可以顺利填充,齿形良好。载荷-行程曲线变化正常,变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。与传统的单向闭塞模锻成形工艺对比,最大载荷值降低约23%。等效应力在模具承受范围内,无破坏现象出现,证明材料流动性较好、新工艺可行。研究结果可为从动螺旋锥齿轮成形提供参考。     

齿轮温挤精密成形工艺数值模拟

为了降低齿轮的成形力,在研究闭式镦挤成形齿轮法的基础上,提出了一种新的直齿圆柱齿轮温挤径向导流——约束分流两步成形工艺方案,采用三维大变形弹塑性有限元法对以闭式镦挤和以温挤径向导流——约束分流两步成形方式的成形情况进行了数值模拟分析。得到了新工艺成形过程的应力分布图以及载荷——形成曲线。数值分析结果表明：约束分流成形与闭式成形相比可明显降低成形力,有利于金属的流动,保证了齿形充填良好,改善模具受力条件,提高成形工件的质量。     

从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺参数优化

针对双锥辊辗压螺旋锥齿轮成形过程中型腔下模受力过大以及齿形充填高度不够的问题,首先,运用DEFORM-3D有限元软件对从动螺旋锥齿轮齿坯双锥辊辗压过程进行了模拟分析,研究了摩擦系数、辗压温度、凹模型腔进给速度对凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高的影响;其次,采用正交试验设计方法,以凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高为优化指标,得到了最佳工艺参数,并进行了数值验证;最后,通过数值计算分析以及与文献中研究结果进行比较分析,证明了从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺的可行性。结果表明:当摩擦系数为0.2、辗压温度为900℃、凹模型腔进给速度为2 mm·s~(-1)时,模具型腔受力最小,齿形的充填饱满,高度达到最高。     

高精度锥齿轮冷闭式锻造齿模修形及加工电极设计

精密成形时弹性变形是影响锻件尺寸精度的重要因素。本文采用数值模拟的方法,以锥齿轮冷闭式锻造精密成形工艺为对象,模拟了锥齿轮的冷闭式锻造成形过程,揭示了在有预应力的工况下模具弹性膨胀变形及锥齿轮锻件出模后弹性回复的变化规律。根据模拟结果,分别绘制了模具弹性膨胀和锻件出模回弹后的齿形曲线。在定量分析了两者对齿轮精度的综合影响之后,运用反补偿法预先修正齿形凹模,并进行了齿模电极的设计。研究结果对齿轮精度的提高提供了重要参考。     

直齿圆柱齿轮浮动凹模冷闭式镦挤成形数值模拟分析

结合齿轮浮动凹模锻造和分流锻造技术,提出了一模两击式直齿轮冷闭式镦挤新技术,即先进行环形坯料带活动芯轴的镦挤预锻,后进行无芯轴空心分流终锻的两步成形工艺.并通过DEFORM-3D数值模拟分析和比较,验证了该技术能解决成形力过大和齿形充不满等缺陷,是适用于直齿圆柱齿轮精锻的有效工艺方案.     

同步器齿环模锻金属流动规律分析及工艺改进

分析了同步器齿环模锻成形过程的金属流动特点,针对同步器齿环模锻成形后花键附件齿顶存在裂口的问题,为改善金属的充模流动状态,提出将齿形的充填由金属的径向流动为主变为轴向镦挤流动为主的模式。应用刚塑性有限元理论及数值软件,对同步环的模锻过程进行了模拟,得出齿顶裂口的原因是齿顶金属充不满所致。通过加大环坯的内、外直径,改变了环坯在模具型腔中的定位,工艺改进有效的改善了齿形形成过程中金属的径、轴向流动状况。模拟结果显示,工艺改进后,花键上方齿顶成形饱满。批量生产后的产品检测未发现齿顶有裂口。     

螺旋锥齿轮冷挤压成形工艺及数值模拟

针对20Cr Mo螺旋锥齿轮的成形特点,提出了闭塞挤压的工艺方案。采用Deform-3D有限元分析软件对螺旋伞齿轮闭塞挤压的三种不同工艺方案进行数值模拟,对其成形的基本原理和齿形填充过程进行了模拟分析。针对模拟结果,对比分析三种不同方案的最终成形效果、齿形填充状况等信息,发现了双向挤压成形应力较小,且齿形填充饱满、轮廓清晰。     

直齿圆柱齿轮不同变位系数开放式成形研究

为了降低齿轮的挤压成形力,在研究闭式镦挤成形齿轮法的基础上,提出了一种新的直齿圆柱齿轮"开放式充填"温挤成形工艺方案,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺.采用MSC/Superform软件,对开放式成形进行了数值模拟分析.数值分析结果表明:开放成形与闭式成形相比可明显降低成形力,改善模具受力条件,提高成形工件的质量.并且根据模拟出的载荷-行成曲线,拟合出载荷-行程函数关系式,得出变位系数为0.2时,成形载荷的功最小,从而为齿轮凹模的设计提供依据.     

镦挤拔模斜度对成形的影响规律研究

由于坯料在镦挤变形过程中要经过镦粗和挤压变形，给模具参数的选择带来一定的难度。凹模的拔模斜度是影响成形工艺的一个重要参数，关于拔模斜度大小的选取，目前尚无准确的公式、曲线或表格。论文以数值仿真技术为依托，建立了基于刚粘塑性有限元法的镦挤热成形工艺有限元模拟模型，利用塑性成形仿真软件DEFORM-3D对镦挤工艺进行模拟仿真，分析讨论了不同拔模斜度对镦挤热成形过程的影响以及成形过程中可能产生的缺陷，建立了基于数值模拟仿真模拟结果的最佳拔模斜度成形规律曲线，为指导镦挤工艺设计中凹模拔模斜度的选择提供了理论依据，也为其它挤压凹模斜度的选择提供了参考。     

直齿圆柱齿轮开放成形数值模拟

为了降低齿轮精密成形力,在对闭式镦挤成形齿轮分析的基础上,提出了直齿圆柱齿轮开放成形新方法,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺。用三维刚塑性有限元对闭式镦挤和开放成形两种直齿圆柱齿轮成形方法进行了数值模拟分析。结果表明,开放成形与闭式成形相比,可明显降低成形力,改善模具受力条件,提高成形工件的质量。并根据模拟所得载荷-行程曲线,计算出开放镦挤齿形变位系数为0.2时,成形力所作功最小,为“开放镦挤”齿轮凹模的设计提供了依据。     

螺旋锥齿轮摆辗凹模的断裂失效

螺旋锥齿轮是差速器的核心部件,其精密模锻过程中存在角隙充填不满和成形力过大的问题。利用摆辗成形过程中金属周向流动容易的特性,可以克服这些困难。由于螺旋锥齿轮齿线长而弯曲,其摆辗成形过程中,模具经常断裂失效。本文建立了螺旋锥齿轮摆辗有限元模型,对其成形过程进行模拟;利用点跟踪的方法,对凹模齿根凸面和凹面的周向应力和径向应力进行研究;分析了凹模齿根应力和不均衡应力,得到外端凸面的应力值过大和外端不均衡应力过大是模具经常断裂失效的主要原因,提出了增加凹模齿形外端的强度是提高凹模寿命的有效方法。     

大模数直齿圆柱齿轮精锻数值模拟及模具设计

采用闭塞式精密模锻技术的40Cr直齿圆柱齿轮,设计了一种全新的圆柱直齿轮温精锻成形模具,利用UG软件对模具结构进行三维造型,通过有限元分析软件DEFORM-3D对精锻成形过程进行数值模拟,得到了齿轮成形过程的等效应力图和变形速度图。结果表明:采用闭塞式温镦挤复合成形工艺,能够得到齿形完整,强度和精度较高的齿轮产品。     

基于Deform的换向器座冷镦挤模具优化

利用Deform软件模拟不同模具圆角半径的冷镦挤成形,分析不同模具圆角半径在镦挤过程的载荷-行程曲线、等效应力、等效应变及金属流动速度的影响规律.通过64组镦挤过程的模拟数据表明,对于换向器座类零件冷挤压成形,当凸模圆角R1取3mn、R2取0mm,凹模工作区域顶端圆角半径R3取3 mm时,镦挤成形所需的载荷达最小值.     

直齿轮冲挤——镦挤成形过程数值模拟分析

针对直齿轮精锻成形工艺存在齿形充填困难和成形载荷大的两个问题,本文采用三维有限元分析软件DEFORM-3D对浮动凹模形式下,直齿轮冲挤—镦挤成形过程进行了数值模拟。通过分析金属材料内部的应力场、应变场的分布,挤压载荷和温度的变化,以及工艺参数对成形过程的影响,认为采用浮动凹模结构不仅有利于齿腔角部金属的充满,还可以极大地降低金属在成形终了阶段的变形力,从而为直齿轮精锻成形工艺的实用化提供了理论指导。     

螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺研究

阐述了双锥辊辗压成形的特点及原理。提出两种锥齿轮双锥辊辗压成形方案。理论分析及有限元模拟结果表明:螺旋锥齿轮闭式辗压成形方案比开式辗压成形方案好,它的齿形充填饱满,该方案最大成形力约为开式辗压成形力的1/4。研究了齿轮辗压成形的关键工艺问题,如预制坯设计及尺寸计算方法、辗压模具结构设计、辗压工艺参数选取等。实验结果证明辗压工艺和辗压模结构是可行的,且效果较好,辗压出了符合要求的齿轮件。