圆柱斜齿轮滚轧成形工艺数值模拟

对螺旋角为20°和30°的圆柱斜齿轮的滚轧成形工艺进行了研究。依据体积不变原理,在确定齿坯直径的基础上计算了滚轧轮齿顶圆直径、齿形尺寸等;利用有限元软件DEFORM-3D仿真分析了圆柱斜齿轮在滚轧成形过程中金属的流动规律和等效应变场。     

齿轮轴向滚轧成形建模与轮齿完整性研究

齿轮滚轧成形的轮齿完整性对轧轮齿根应力和寿命有着重要影响。为了揭示齿轮轴向滚轧成形齿高的增长规律,便于设计轧轮以及提高轧轮寿命,依据平面啮合理论及轴向滚轧工艺特点,推导出成形件的齿廓方程式;基于坐标变换法及齿轮轴向滚轧渐进成形特征,求得任意时刻轧轮半齿在齿坯截面上的包络面积;根据体积守恒,建立任意时刻齿轮轴向滚轧成形件的齿高估算模型,并据此得到轧轮精整段齿全高计算方程式。以模数为1.75 mm,压力角为20°,齿数为46的直齿轮滚轧为例,利用有限元和滚轧试验对所提出的模型与轮齿完整性进行分析。结果表明:齿高估算模型的理论值与试验值最大相对误差为4.97%;由齿全高计算模型设计的轧轮能保证轮齿完整性,避免成形齿顶出现"完全光顶"现象,防止兔耳缺陷埋入齿顶,影响成形齿的性能;同时,降低轧轮齿根应力32.89%。本研究为解决轧轮齿全高精确计算提供了理论基础。     

弧齿锥齿轮小轮热滚轧成形工艺的数值模拟研究

采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮小轮的热滚轧过程进行模拟,并对弧齿锥齿轮小轮热滚轧工艺进行了分析。模拟结果说明,该滚轧成形工艺可行。通过滚轧成形过程中等效应变场、等效应力场、温度场及载荷-行程曲线等物理量场的分析,获得了滚轧成形的工艺参数。     

面齿轮滚轧成形仿真分析

基于滚轧变形理论,通过Deform-3D有限元仿真软件建立滚轧模型,对面齿轮滚轧成形过程进行分析,根据有限元仿真结果分析面齿轮齿廓主动面和被动面的金属流动情况;探究工艺参数对滚轧轮所受最大载荷的影响趋势;分析等效应变和等效残余应力在齿廓上的分布规律。结果表明,面齿轮齿廓被动面的金属流动性大于主动面的金属流动性,且在被动面齿顶易形成“突耳”;转速增大,滚轧轮最大载荷降低;进给速度增大,滚轧轮最大载荷增大;齿廓等效应变和最大残余应力变化趋势相同,随着转速的增加而增加,随着进给速度的增加而降低。这些结果为进一步实验提供了一定的参考。     

内外局部约束下内齿圈滚轧成形

提出一种内外局部约束高效滚轧成形内齿圈新工艺,完成相关工艺构架并分析了其成形过程内外滚轧模具及工件的运动特征。搭建了采用2对滚轧模具的内齿圈滚轧试验平台,实现了内齿圈滚轧;建立多对滚轧模具内外局部约束下内齿圈滚轧过程有限元模型,完成了采用2对滚轧模具和3对滚轧模具的内齿圈滚轧过程有限元分析。试验与有限元结果表明,齿形形状完整、轮廓清晰,达到了设计齿高要求,内齿圈滚轧成形工艺可行;和试验获得齿高相比,有限元模型对齿形预测误差小于5%;通过适当的模具和坯料几何参数调整,可控制成形齿高、改善端面成形质量。研究结果对内复杂型面零件的高效省力成形工艺具有理论意义和参考价值。     

基于中频感应加热的热滚轧弧齿锥齿轮小轮工艺参数优化

基于有限元软件Deform-3D,建立弧齿锥齿轮小轮感应加热的电磁-热耦合数值模型,采用正交实验法对影响弧齿锥齿轮小轮"突耳"缺陷的初轧温度、摩擦因数、模具进给速度和轮坯转速关键工艺参数进行优化。选出最优工艺参数组合为:初轧温度950℃,摩擦因数0. 1,进给速度0. 2 mm/s,轮坯转速30 r/min。优化后,当滚轧成形过程进给3 mm时,突耳高度比例为20. 33%,对最优参数组合进行数值模拟验证,结果良好,为进一步的弧齿锥齿轮小轮滚轧成形实验开展提供了参考。     

基于滚轧技术螺旋锥齿轮的加工方法研究

针对螺旋锥齿轮传统铣削加工材料利用率低、金属纤维流线被切断的缺点,开展滚轧近成形技术研究,提高其抗弯曲疲劳寿命,提升企业加工螺旋锥齿轮的效益。运用共轭曲面原理得到辊轮模型,基于等体原理得到轮坯模型,确立辊轮与坯料之间的运动关系。在DEFORM软件中进行数值模拟,计算成形载荷、最大表面积、所受扭矩、等效应变等物理量。对螺旋锥齿轮的滚轧过程做了试验研究,试验发现滚轧过程中容易出现突耳、折叠、齿形充不满等缺陷,试验表明滚轧近成形是可行的,但滚轧工艺有待改进。     

基于ANSYS/LS-DYNA的花键冷滚轧成形数值模拟

利用显式中心差分算法,借助有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA,通过数值模拟,实现了花键冷滚轧成形过程的可视化。根据数值模拟的结果,讨论了齿形误差及其成因;揭示了滚轧过程中金属流动规律和应力变化情况;分析了冷滚轧前轴坯直径与成形后花键最大外径的关系,提出了轴坯直径的修改建议。研究结果为花键改进设计提供了定量依据,同时也为深入研究花键冷滚轧成形机理奠定了基础。     

准双曲面齿轮小轮热滚轧技术的成形缺陷分析与工艺设置

针对准双曲面齿轮小轮热滚轧成形过程进行分析,发现在热滚轧过程中会出现"突耳"等缺陷。利用控制变量法进行热滚轧数值模拟仿真,对模具齿轮的转速、进给速度、摩擦因数、温度等因素对滚轧质量的影响规律进行了研究。通过对仿真加工过程以及滚轧试验结果进行分析,得到了工艺参数对滚轧成形的影响规律,确定了合理的工艺参数组合。热滚轧台架试验表明,合理的工艺参数匹配,能够避免"突耳"、材料流动不均匀等成形缺陷的产生。     

以DEFORM-3D实现花键轴精密冷滚轧成形模拟

使用有限元仿真软件DEFORM-3D,实现渐开线花键冷滚轧成形整个过程的数值模拟;针对金属大变形问题,DEFORM-3D提供了一个全自动的、优化的网格再划分功能,为充分利用此功能,采用间接方法实现渐开线花键冷滚轧成形过程的数值模拟,并对成形过程中工件与模具之间的相互关系、成形力和变形特点进行分析与研究,为模具及成形设备的设计提供了可靠依据.