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。     

偏心套转速对螺旋锥齿轮摆辗成形的影响

摆辗成形过程中不同的上模运动轨迹对螺旋锥齿轮的摆辗成形有重要的影响,而上模的运动轨迹由内外偏心套的转速决定。单辊摆辗过程中,偏心套转速的改变会引起玫瑰线和螺旋线运动周期和轨迹形状的改变。以材料为20CrMnTiH钢的螺旋锥齿轮为研究对象,通过UG建立了三维有限元模型,并利用Deform-3D详细研究了当偏心套转速不同时,轨迹运动周期和轨迹形状的变化对摆辗成形螺旋锥齿轮成形力能参数、变形均匀性、齿根损伤因子和接触面积的影响规律。结果表明:不同的偏心套转速对玫瑰线和螺旋线摆辗成形螺旋锥齿轮的影响规律具有相似性,螺旋锥齿轮在玫瑰线和螺旋线轨迹摆辗成形过程中取周期T=3 s、转速比|n_1/n_2|=6/7较为合适。     

双辊摆辗螺旋锥齿轮成形工艺参数优化

双辊摆辗螺旋锥齿轮时,工艺参数对螺旋锥齿轮的成形效果有重要影响。通过正交实验的方法,对双辊摆辗螺旋锥齿轮的工艺方案进行选择,运用DEFORM-3D有限元分析软件,对所选择的正交实验方案进行模拟仿真,提取仿真分析数据,并对其进行极差分析,得到最优工艺参数组合为A3B2C1D2E3,即摆辗件初始温度为950℃,下模进给速度为2 mm·s~(-1),摩擦系数为0. 2,双辊公转速度为75 r·min~(-1),坯料厚度为31. 22 mm。对该工艺方案进行模拟与实验,所得实验结果与模拟优化所得结果一致,表明该工艺方案对3个实验指标有明显的提升,其中摆辗件与凹模接触面积提高了约43. 9%,最大成形载荷由1827 kN减少至1358 kN,平均晶粒尺寸由58. 2μm减少至33. 3μm。     

轿车半轴齿轮冷摆辗成形及三维有限元数值模拟

对轿车差速器半轴锥齿轮塑性成形进行了可行性分析,采用冷摆辗方法成形齿轮锻件.利用三维有限元软件DEFORM模拟其变形过程,在变形瞬间状态及力学量场可视化环境下,得到金属流动充填规律、应力应变状况及载荷分布等.模拟结果表明,当采用阶梯状的实心毛坯,摆角1.5°,转速25.13 rad·s-1,下模进给速度5 mm·s-1时,成形效果最好.用冷摆辗方法成形高精度轿车锥齿轮锻件的方法是可行的.     

螺旋锥齿轮摆辗成形凹模电极的设计与制造

螺旋锥齿轮摆辗成形凹模通常采用电火花加工,用于电火花加工的电极对于模具型腔的制造精度具有重要影响.对螺旋锥齿轮与工具电极尺寸传递规律进行研究,并在此基础上设计凹模工具电极.最后对设计的电极齿形进行加工和检测,为齿轮摆辗成形凹模电极设计制造提供了科学依据.     

螺旋锥齿轮温成形工艺参数的优化设计

齿轮成形载荷过大和齿形充满不均匀是目前螺旋锥齿轮近净成形技术的主要问题。本文运用正交试验法,通过刚塑性有限元法对闭式模锻螺旋锥齿轮温成形过程进行了模拟。研究了成形速度、毛坯温度、摩擦系数以及模具分流腔宽度四个参数对成形载荷和有效成形距离的影响。以成形载荷和有效成形距离为指标,优化出工艺参数并进行了验证。以优化工艺参数进行了锻造试验。结果表明,使用优化的工艺参数能有效地减少成形载荷以及有效成形距离。使用螺旋温优化工艺参数成形锥齿轮的结果与试验结果一致性较好。     

高筋薄板零件摆辗成形有限元分析

为了解决高筋薄板零件难以用传统工艺镦挤成形的问题,本文提出了一种摆辗成形工艺.利用Deform 3D软件建立了铝合金高筋薄板构件摆辗成形有限元模型并对其摆辗成形过程进行了模拟.研究了摆头摆角、每转进给量、摩擦因子对薄板零件高筋充填能力和摆辗成形载荷的影响,得到了坯料在摆头局部作用下的金属流动规律.     

基于Simufact的汽车连接盘摆辗锻造有限元模拟

为了在锻造成形过程中降低力、减小冲击振动和噪声、改善工作条件、提高成形件精度,对某型连接盘摆辗成形原理进行了分析,建立了其成形有限元模型,运用专业锻压软件Simufact对其应力、等效应变及其与摆辗倾斜角之间的关系进行模拟分析。结果表明:在摆辗挤压过程中,坯料随着上模一起做摆辗运动,随着摆辗挤压的进行,坯料应力及等效应变影响区域逐渐增加;不同摆辗挤压阶段,应力及等效应变最大值分布区域不同;随着摆辗倾斜角的增加,应力及等效应变最大值都先减小后增大。     

从动齿轮异形环坯锻件整形工艺

以内径Φ105 mm、外径Φ170 mm、质量约4 kg的从动螺旋齿轮坯为研究对象,采用开式双辊摆辗方式对从动齿轮坯进行整形,通过对毛坯形状尺寸的研究,使锻件单边余量控制在1 mm以内,可极大地提高材料利用率,并在保证成品率的基础上大大提高了机加工的效率,具有很好的经济效益。利用Deform-3D软件分析了从动螺旋齿轮坯摆辗整形工艺,通过对毛坯尺寸的控制,可以得到下端面无飞边、上端面少飞边且内外径符合要求的环件,提高了24. 59%的材料利用率,并且减少了机加工工序、简化了工艺过程、提高了生产效率、较大地提高了齿轮坯的精度。以此为依据指导生产实践,缩短了生产周期。通过整形试验得到了符合要求的终锻件,证明了该摆辗整形工艺的合理性和可行性,并进行了小批量试生产,试验结果良好。     

坯料壁厚对曲线回转外形筒体辊挤成形的影响

针对辊挤成形,利用Deform-3D软件进行数值模拟,研究了坯料壁厚对曲线回转外形筒体成形的影响,分析了辊挤过程中坯料的等效应力以及载荷的特征。结果表明:随着坯料壁厚的增加,变形区面积增加、变形力也随之增大,金属流动越困难,不利于成形;随着坯料壁厚的增加,载荷增大、行程增大、辊挤成形设备承受载荷相对较大,成形设备寿命缩短;壁厚减薄量小于16. 5 mm时,成形初期金属流入飞边槽的体积少,中后期时金属逐渐充满型槽和飞边槽,产生的飞边大小一致,变形均匀;壁厚减薄量等于16. 5 mm时,金属不仅充满型槽和飞边槽,且流向辊缝,得到薄飞边,不利于2道次消除飞边。     

从动螺旋伞齿轮摆动辗压三维有限元模拟

从动螺旋伞齿轮的形状复杂,摆动辗压难度大。采用刚粘塑性有限元对从动螺旋伞齿轮摆动辗压工艺进行了模拟,获得了从动螺旋伞齿轮的摆动辗压变形规律和力能曲线。通过对辗压力模拟计算与实验结果的比较,阐释了有限元模拟计算辗压力的有效性和不足。最后指出了对螺旋伞齿轮进行高精度的计算模拟要考虑的问题。     

螺旋伞齿轮摆动辗压成形三维有限元模拟

螺旋伞齿轮高径比小,适合摆动辗压工艺成形。采用刚粘塑性有限元对螺旋伞齿轮摆动辗压工艺进行了模拟,获得了螺旋伞齿轮的摆动辗压变形规律、金属流动规律和载荷曲线。就螺旋伞齿轮锻件脱模问题,设计出轴承式凹模,当锻件被顶出时,凹模沿齿轮轴线做同步旋转,锻件被旋出凹模。     

直齿圆锥齿轮摆辗成形有限元分析

以某型轿车差速器行星齿轮为例，对直齿圆锥齿轮摆辗成形过程进行了有限元研究，获得和分析了直齿圆锥齿轮在摆辗成形过程中的应力-应变情况、金属流动规律、摆辗力能曲线等，揭示了直齿圆锥齿轮摆辗变形机理。进行了摆辗工艺试验研究，生产出了高尺寸精度和高表面质量的试样，表明了直齿圆锥齿轮摆辗工艺的合理可行性和有限元分析结果的精确性。     

结构参数对弧齿锥齿轮精锻成形的影响分析

采用三维有限元数值模拟方法,研究了模数、齿数、螺旋角、压力角等主要结构参数对弧齿锥齿轮精锻成形过程的影响.结果表明,在齿轮其他结构参数不变的情况下,成形载荷及齿根等效应力随模数、齿数的增加而增加,而螺旋角和压力角的变化对成形载荷及齿根等效应力的影响较小.模拟结果可为弧齿锥齿轮精密成形工艺和模具设计提供依据.     

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。     

小锥角弧齿锥齿轮温锻成形与试验研究

小锥角弧齿锥齿轮啮合齿面为轴向侧旁曲面的螺旋形,造成精密成形困难,脱模过程需要锻件与模具的相对运动才能完成。对小锥角弧齿锥齿轮的成形过程进行模拟分析与试验研究表明,小锥角弧齿锥齿轮可以通过精密塑性成形的工艺进行生产;利用ADAMS软件对脱模过程进行分析表明,弧齿锥齿轮能顺利脱模,在开始阶段,脱模所需要的力最大。     

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。     

大重合度负传动弧齿锥齿轮的设计及承载性能分析

当前对于弧齿锥齿轮传动的振动、噪声的要求越来越高,迫切需要一种适宜于大重合度、平稳传动的弧齿锥齿轮设计方法。采用非零负变位设计可以提高弧齿锥齿轮的设计重合度,基于局部综合法进行大重合度加工参数设计,从几何设计与加工参数设计两个方面来提高弧齿锥齿轮的实际重合度,重合度的增加可以提高齿轮副的运转平稳性和承载能力。通过设计举例,将大重合度负变位设计与常规设计的结果进行对比:在相同的载荷下,新设计与常规设计的最大齿根弯曲应力相比,小轮减小40.5%,大轮减小27.5%,齿轮副的最大齿面接触应力减小3.2%。结果表明,采用所提出的设计方法使得小轮的齿根弯曲强度有了大幅度提高,齿轮副具有更高的寿命和可靠性。     

高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明：与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。