太阳轮内外齿冷挤压成形工艺方案研究

太阳轮是行星齿轮传动机构中重要的零件,针对太阳轮的结构特点提出了一次成形和分步成形的两种冷挤压成形外齿和内花键的工艺方案。运用Deform-3D塑性有限元分析软件对这两种方案的成形过程进行数值模拟,并对其成形过程和成形质量进行了分析比较。数值模拟和工艺试验表明:太阳轮可以通过分步冷挤压成形的工艺方法成形出质量合格的内花键和外齿;分步成形的工艺方法能够简化凸模结构和提高模具使用寿命,同时可以避免一次成形工艺方法中由于金属堆积等因素造成的质量缺陷;分步成形工艺方法中增加了精整外齿工艺,在保证内花键成形质量的同时提高了外齿的成形质量。     

离合器外齿毂冷挤压成形工艺

对某汽车离合器外齿毂的结构特征进行了分析,针对其内花键成形困难的技术难点,提出了冷挤压成形的工艺方案。通过有限元软件DEFORM-3D对离合器外齿毂冷挤压成形过程进行数值模拟分析,研究了入模半角、毛坯壁厚和摩擦系数对成形载荷及成形质量的影响规律。研究结果表明:当入模半角为45°、毛坯壁厚为6. 0 mm、摩擦系数为0. 12时,离合器外齿毂内花键圆角填充饱满,成形载荷也相对较小。并采用离合器外齿毂冷挤压成形工艺方案进行试验,证明了该工艺方案的可行性及数值模拟结果的正确性。     

直齿圆柱齿轮冷挤压可控运动凹模成形工艺

为降低直齿圆柱齿轮冷挤压成形载荷和改善齿形角隅部分充填性,在分析直齿圆柱齿轮成形过程中金属流动特性基础上,提出了采用可控运动凹模的成形工艺。利用Deform-3D软件对此成形工艺过程中的金属流动规律、成形载荷、成形缺陷进行了数值模拟分析,并对该工艺进行了优化。分析结果表明,当凹模速度为冲头速度的1/2时,成形过程中齿形充填均匀、齿形角隅部分充填饱满,成形载荷最小,较传统单向挤压成形载荷降低了约20%。对优化后的成形工艺进行了成形试验研究,试验成形齿轮齿形饱满,无塌角缺陷,试验结果与模拟结果基本吻合。     

直齿圆柱齿轮精锻成形工艺及三维有限元模拟

本文在齿轮分流锻造法的基础上 ,提出了闭式模锻———向内分流法两步成形的直齿圆柱齿轮的精锻工艺方案。采用三维刚塑性有限元法模拟了此工艺的成形过程 ,并且和传统的闭式模锻工艺进行了比较分析。从模拟结果可以看出 ,两步成形工艺不仅工作载荷低 ,而且齿形充填良好 ,是适用于直齿圆柱齿轮精锻的有效工艺方案。     

飞壳内棘齿冷挤压成形工艺设计及数值模拟分析

探讨自行车飞壳内棘齿的冷挤压成形问题.采用正交试验设计方法和有限元数值模拟软件Deform-3D对内棘齿的冷挤压成形工艺方案进行了设计和模拟,确定飞壳内棘齿成形的冷挤压工艺方案.得到的内棘齿齿部成形饱满,齿的端部塌角较小,满足挤压件的精度要求.获得了内棘齿冷挤压成形过程中的应力应变分布规律、金属流动规律和载荷-行程曲线,为工艺参数的选择和模具设计提供了详细的技术信息.     

基于向内分流和芯轴交换耦合法冷锻成形直齿圆柱齿轮的数值模拟研究

为了避免终锻成形载荷的急剧上升,达到降低直齿圆柱齿轮冷精锻成形载荷的目的,在向内分流和芯轴交换的基础上,提出了基于向内分流和芯轴交换耦合法两步精密成形工艺。建立了关于该成形工艺的三维有限元分析模型和不同实验方案,并通过DEFORM-3D软件对其进行了数值模拟分析,得到了该成形工艺的最佳成形方案及其成形过程中的金属流动规律和变形机理。模拟结果显示采用此工艺不仅可以成形出完整的齿形,且成形载荷与传统的闭式精锻成形工艺相比,降低50%左右。对直齿圆柱齿轮的生产实践具有重要指导意义。     

局部镦粗对直齿圆柱齿轮精锻成形的影响

为了减少直齿圆柱齿轮精锻成形力,通过对圆柱体镦粗时接触面上的压强分布规律的分析,发现毛坯中心的压强最大。这样,采用局部镦粗成形,载荷可相应降低。为此,设计了用于直齿圆柱齿轮精锻成形的局部镦粗实验方案,并通过DEFORM-3D对不同方案进行了模拟,验证了局部镦粗对直齿圆柱齿轮精锻成形的有效性。     

花键轮精密锻造成形的数值模拟及实验研究

花键轮不同于一般齿形件的地方在于其内外都带有花键齿,针对内外带齿花键轮的多种精密锻造成形方案进行研究.拟定了使其内、外花键齿都能良好成形的精锻工艺并设计了相应的成形模具,并采用Deform-3D软件进行了数值模拟.模拟结果表明:花键轮内外齿形充填良好,等效应力与应变分布合理,总成形力较小约为279 kN.结合模拟结果与工艺特点分析可知,花键轮内齿相对外齿较难成形,采用分流导流既能使内齿成形好,也能明显降低总成形力.实验结果进一步验证了该工艺与模具很好地改善了较难成形的齿端角隅部的充填效果.     

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。     

内花键齿形冷挤压成形工艺方案的研究

归纳并分析了内花键齿形成形工艺方式,运用DEFORM-3D有限元软件,采用直接成形、间接成形两种方式对其冷挤压过程进行了模拟.结果表明:增加一道预成形工序来间接成形内花键齿形能够大大提高生产效率、端面尺寸精度及模具使用寿命,最优成形孔尺寸为20.5 mm.     

车用齿轮轴零件精密成形工艺分析及数值模拟

提出了两种车用齿轮轴零件的冷挤压成形工艺方案,即不带背压装置的方案1与带有背压装置的方案2,同时对带有背压装置的冷挤压模具进行了设计。利用Deform-3D分别建立了两种方案的有限元模型并进行了成形数值模拟。模拟结果表明:采用带有背压装置的方案2时,工件的等效应力、等效应变、损伤值及成形载荷的最大值均小于方案1,同时成形质量较好。方案2比方案1可节材22%,且成形载荷只有方案1的86%。对两种工艺方案分别进行了试验验证,验证结果也显示:采用方案1,齿轮轴零件仍会出现齿端填充不完全等缺陷;而采用方案2,齿端填充完全,未出现表面缺陷。最终得出方案2为较优工艺。     

基于三维有限元模拟的直齿圆柱齿轮精锻新工艺方案设计

通过对中心分流法两步成形直齿圆柱齿轮不同模具形状参数的数值模拟，确定了模具的最佳形状尺寸参数。由数值模拟和试验研究的结果可知,新工艺改善了材料的填充性能，降低了成形载荷，是适用于直齿圆柱齿轮精锻成形的有效工艺方案。     

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.     

离合器外齿毂冷挤压成形工艺参数多目标优化

针对某汽车离合器外齿毂冷挤压成形中出现的成形载荷大、材料利用率低和内花键圆角填充不饱满的缺陷,采用中心复合试验设计建立以入模半角、坯料壁厚、定径带长度和摩擦因子为优化变量,以成形载荷、坯料体积和内花键圆角间隙为优化目标的二阶响应面模型,并运用基于Pareto解的多目标遗传算法对模型迭代寻优,获得一组最优工艺参数:入模半角为26°、坯料壁厚为6. 8 mm、定径带长度为10 mm及摩擦因子为0. 10。有限元模拟和工艺试验验证结果表明:采用最优工艺参数能有效降低成形载荷并提高材料利用率,内花键圆角填充效果也得到了明显改善。试验结果与模拟结果基本吻合,验证了该优化方法的正确性。     

非贯通内齿轮冷挤压成形工艺研究

针对目前内齿轮主要靠机械加工成形,齿件强度不足、材料利用率低和加工成本高等问题,提出采用冷挤压技术成形非贯通内齿轮的工艺方案.根据初始坯料形状将工艺方案分为两种,即实心坯料冷挤压和带中心孔坯料冷挤压,指出各自的加工工序,并提出齿形凸模设计的具体要求;通过数值模拟方法,从成形载荷、有效齿高、齿件精度及模具强度等方面对两种挤压工艺方案进行系统研究,得到这两种工艺方案各自的适用条件.研究结果对实际生产有一定的指导作用.     

基于浮动凹模和约束分流的直齿轮精锻试验与数值模拟

针对直齿圆柱齿轮精锻中存在成形不足和变形力过大的问题,基于约束分流原理,以某减速直齿圆柱齿轮(模数2.5,齿数18,齿厚16mm)为例,采用工业纯铅试样,对其精锻成形工艺进行了试验,分析了小芯棒约束分流下坯料孔径对成形过程的影响,提出了一种结合浮动凹模结构的改进方案,保证金属充填性且降低工作载荷,并进行了试验验证;以此方案为基础,应用DEFORM-3D软件对45钢试样的精锻成形过程进行了数值模拟,获得了良好的齿形。     

芯轴交换对直齿圆柱齿轮精锻成形的影响

为了降低直齿圆柱齿轮精锻成形载荷并防止终锻载荷急剧上升,在分析了圆柱体镦粗接触面上的压力分布规律的基础上,提出了芯轴交换技术,使坯料在镦挤时始终有自由流动的空间,并设计了实验模具和实验方案,通过Deform-3D对芯轴交换的模拟和实验研究,证明了芯轴交换技术在直齿圆柱齿轮精锻成形中对降低成形载荷的有效性.     

太阳轮内花键精密整形方法

针对某载重汽车轮边减速器中的太阳轮冷挤压过程中内花键精度差的问题,提出了齿轮冷整形工艺方案,建立太阳轮冷整形工艺的有限元模型,并利用有限元软件Deform-3D进行数值模拟,得到了不同形式内花键坯料和外齿精整量对太阳轮内花键上、下端M值差值的影响规律。数值模拟结果显示:冷整形工艺中,选取合适工艺参数的内花键精度得到了提高。对太阳轮冷整形工艺进行工艺试验验证,试验结果表明:采用过盈式花键坯料和外齿精整量为0. 2 mm的冷整形方式,可以有效减小内花键上、下端M值的差值,从而提高太阳轮内花键的精度,与模拟结果相吻合。该精密整形方法对类似零件的制造具有一定的参考价值。     

驱动齿轮冷挤压成形研究

分析了驱动齿轮的冷挤压成形工艺特征,确定其成形方式为齿轮与内花键同步挤压成形。利用Deform-3D有限元分析软件对驱动齿轮挤压成形过程进行数值模拟,分析了毛坯尺寸、凹模入口角对其挤压成形特性的影响。研究结果表明:当毛坯的外径尺寸大于齿顶圆直径尺寸2 mm、毛坯的内径尺寸为花键小径及凹模入口角为50°时,齿轮和内花键的齿形填充效果较好,同步挤压成形力相对较小。采用模拟得到的优化工艺参数进行挤压成形工艺试验,得到了符合成形精度要求的驱动齿轮成形件。