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。     

仪表阀体多向可控精密成形工艺

提出一种新的仪表阀体的多向可控精密成形工艺,利用有限元模拟软件Deform-3D,对仪表阀体的多向可控精密成形工艺进行了数值模拟。分析了零件的工艺难点及成形过程中的载荷-行程曲线、金属流动规律及不同摩擦系数对成形过程的影响,最后进行了试验验证。研究结果表明,提出的仪表阀体多向可控精密成形新工艺是可行的,模拟得到的锻件充填饱满,在成形过程中金属流动比较均匀,金属流线基本沿锻件轮廓方向,最大载荷为6.21×106 N;此外,摩擦系数对成形过程的影响较大,工艺试验得到的产品和模拟结果具有较好的一致性,锻件尺寸一致性也较好,说明工艺可靠,对该类零件的多向可控精密成形工艺具有一定的指导意义。     

一种变速器行星架多向精密成形工艺

根据一种变速器行星架的结构特点,提出一种新的多向精密成形工艺,可一次性成形出带4个侧面方孔的行星架锻件。利用有限元模拟软件Deform-3D,对变速器行星架的多向精密成形工艺进行了数值模拟。分析了成形过程中的载荷-时间曲线、等效应力分布等,根据模拟结果设计了行星架多向精密成形模具结构,分析了关键模具部件的强度,最后进行了工艺试验。研究结果表明,提出的行星架多向精密成形工艺是可行的,模具结构合理可靠,试验得到的行星架锻件充填饱满、尺寸符合设计要求。对该类零件及其他相似零件的生产具有一定的指导意义。     

十字轴小飞边精密成形工艺

针对十字轴热模锻成形过程中飞边大、成形力大的问题,根据十字轴形状尺寸及锻造成形工艺特点,提出十字轴小飞边精密成形工艺。采用Deform-3D对十字轴小飞边精密成形工艺过程进行数值模拟,对模拟成形的十字轴锻件及其金属速度场、等效应变、模具载荷-时间曲线进行分析。模拟结果显示,十字轴锻件成形完整,金属流动均匀,模具载荷减小。结合模拟结果,设计制造模具进行十字轴成形工艺试验。试验得到的十字轴锻件,填充饱满,无折叠、表面裂纹等缺陷,飞边明显减小,与模拟结果一致。结果表明:改变十字轴热模锻成形工艺,采用十字轴小飞边精密成形工艺,使锻件飞边减小,锻造过程成形载荷降低。     

转向螺杆冷温复合成形工艺北大核心CSCD

转向螺杆为典型的杯杆零件,结构形状复杂,杆部尺寸和表面质量要求较高,成形难度大。通过对转向螺杆结构和形状的特点进行分析,结合冷、温成形特点,提出了转向螺杆冷温复合成形工艺方案。该工艺充分利用了冷成形尺寸精度高、表面质量好和温成形变形抗力小的优势,在较低的成形载荷下精确成形了转向螺杆。利用有限元模拟软件DEFORM-3D对转向螺杆冷温复合成形工艺过程中的3道工序进行了数值模拟分析,分析了成形过程中的金属流动规律和应力分布状况,预测了成形载荷。对成形工艺进行了工艺试验,得到的转向螺杆充填饱满,尺寸和表面质量满足设计要求,无成形缺陷。结果表明该工艺具有可行性。     

结合齿预锻件的精密锻造成形工艺探讨

汽车变速箱的结合齿精密锻造成形工艺是汽车零部件的一种新型制造工艺。为了解决热锻预成形时锻件定位凹槽对齿形充填及金属折叠的影响,应用数值模拟软件对结合齿精密锻造的预锻件成形工艺进行模拟研究。通过优化预锻工序模具的关键参数来降低终锻工序的载荷,使终锻工序载荷由28546 k N降到21883 k N。并进行了结合齿的热锻成形试验,试验结果表明,优化工艺参数后改善了结合齿锻件的充填质量并避免了折叠缺陷,试验结果与模拟结果相吻合,证明了该新工艺在实际应用中的可行性。     

一种转向螺母多自由度数控联动成形工艺

根据某型号转向螺母的结构特点,提出一种新的多自由度数控联动成形工艺,只需一次加热、单个工位即可成形出无飞边且带齿形的转向螺母锻件。利用有限元模拟软件Deform-3D,对转向螺母的多自由度数控联动成形工艺进行了数值模拟,分析了成形过程中各冲头的载荷-时间曲线、等效应力云图、模具应力分布等,根据模拟结果设计了转向螺母多自由度数控联动成形模具结构,并在自主研制的多向数控联动成形压机上进行了工艺试验。研究结果表明,提出的转向螺母多自由度数控联动成形工艺是可行的,试验得到的转向螺母锻件充填饱满,尺寸符合设计要求,对转向螺母的生产具有一定的指导意义。     

带肋板齿轮坯热精锻成形工艺方案设计

提出带肋板齿轮坯开式模锻和闭式模锻两种热精锻成形工艺方案,借助有限元分析软件模拟了两种工艺方案下齿轮坯的成形过程,分析比较了两种方案中的金属流动规律。仿真结果显示:采用开式模锻,肋板充填不饱满,成形载荷大;采用闭式模锻,零件成形质量较高,成形载荷较小。导致开式模锻成形载荷大并且肋板充填不饱满的原因为:成形中后期充填肋板的金属流动阻力增加,金属径向流动加剧并形成较大飞边,随着上模下压,飞边变形消耗滑块能量,并增加了与模具的接触面积,导致成形力急剧增加而模具型腔充填不饱满。工艺实验表明,其结果与数值模拟相吻合。     

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。     

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。     

从动螺旋伞齿轮精锻成形数值模拟和实验研究

对从动螺旋伞齿轮的精锻成形过程进行三维刚塑性有限元模拟和实验研究,得出了从动螺旋伞齿轮精锻过程的金属流动规律和变形力参数特征,获得了从动螺旋伞齿轮精锻工艺方法和成形力计算公式,为从动螺旋伞齿轮的精锻成形工艺的应用提供指导。     

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。     

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。     

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。     

采用下角隅扩腔凹模成形直/斜齿柱形齿轮

为实现直/斜齿柱形齿轮一步精密成形,并克服现有工艺存在的轮齿角隅欠饱满、成形力大、模具结构复杂、对设备动作要求复杂等一系列不足,提出了一种将成形过程划分为镦压、顶出两个阶段,在凹模下角隅设置扩腔空间的闭式模锻新工艺。以模数为4、齿数为12、齿宽为30 mm的实体正齿轮为主要研究对象,采用扩腔空间几何参数优化组合的凹模,借助于Deform软件flow net功能,从变形体外观和内部最能反映上、下角隅填充效果的两个纬面,观察分析了新工艺两个阶段过程中金属的填充情况,以及与传统闭式模锻变形力对比情况。结果表明,镦压结束时上角隅填充良好,下角隅虽然欠充满,但仍有合适体积流入扩腔空间;相对传统闭式模锻,镦压力明显减小。顶出阶段时在扩腔空间倾斜侧壁作用下,流入扩腔空间的体积向下角隅回流,实现下角隅填充。新工艺集成了分流成形与推过整形方法优点,模具结构及设备动作要求简单,新工艺效果得到物理模拟实验验证。     

A Combined Radial Forging-Forward Extrusion Forming Process of Alternator Poles

A combined radial forging-forward extrusion forming process of alternator poles is proposed based on an analysis of the structure of alternator poles as well as the forming die sets. First, a thick-bottom base of the alternator poles is obtained through radial forging. The middle boss and claw teeth are then formed through forward extrusion. A 3D coupled thermomechanical finite element model is employed. Billet deformation, metal flow, and forming load are obtained. The results show that the middle boss cavity is filled earlier and the process is no longer simultaneous extrusion during the second forming step. Then, the forming load increases sharply. An improved process that controls the metal flow in the middle boss cavity and aids in pushing the metal into the corners of the claw teeth cavity is proposed. The middle boss and claw teeth cavities can be filled simultaneously. The sharp increase of the forming load in the final forming stage is avoided. Simulative and experimental results show that the improved process can considerably reduce the final forming load to form a well-shaped product.     

弧齿锥齿轮精锻成形工艺分析

在弧齿锥齿轮冷精整工艺过程中,热锻模具齿形的优化对于改善冷精整过程中齿面金属流动特性,解决齿顶尖部填充不满,以及啮合传动噪声的现象具有显著效果。选用农机变速箱齿轮,基于该齿轮功率大、强度高、工作环境为低速大负荷等特点,对齿轮模型进行精确建模,并进行TCA分析,通过导入齿面点的方式得到模腔模型。采用控制变量和数值模拟相结合的方法,改变刀盘直径将齿面修鼓。运用有限元软件DEFORM-3D,对成形过程进行模拟,对比观察两种齿面的速度矢量,解释了修形对改善金属流动方向的合理性。通过开模试验,进一步证实了该修形方法对于改善弧齿锥齿轮齿顶尖部填充不满,解决生产中存在的折叠、裂纹等缺陷具有显著优势。