闭挤式精冲直齿轮时塌角的形成与控制

为了研究闭挤式精冲直齿轮时产生塌角的原因,通过有限元模拟和网格实验的方法,分析了闭挤式精冲直齿轮齿顶端和齿根端材料的流动特点,研究了精冲过程中的反顶力、分流降压腔和外环填充率对塌角成形的影响规律。结果表明:由于摩擦力引起的材料流动不均匀而导致直齿轮塌角的出现。塌角高度与反顶力、坯料外环填充率成反比,和分流降压腔成正比关系。因此,在闭挤式精冲过程中,适当增加挤压反顶力和坯料外环填充率大小,减小坯料分流降压腔尺寸可以有效减小塌角高度。     

闭挤式精冲直齿轮成形面的显微力学化学行为分析

直齿轮的齿廓形状复杂,其主要失效部位为齿部,通过对闭挤式精冲后的直齿轮齿部金相显微组织的观察、齿顶和齿根挤剪面附近的显微硬度分布测试,分析了闭挤式精冲直齿轮齿部的显微力学行为,同时通过极化曲线试验法研究了工件在3.5%Na Cl溶液中电化学腐蚀行为。结果表明:在靠近变形区的晶粒由于强大的三向压应力作用发生了巨大的变形,越靠近挤剪面附近的金属流线越致密,齿根的金属流线比齿顶细密。由于挤剪面附近材料变形程度很大,闭挤式精冲后的直齿轮齿部的加工硬化作用明显。齿部截面越靠近挤剪面显微硬度值越大,齿部轴向面内从塌角侧到毛刺侧,齿顶与齿根的显微硬度分布完全不同。精冲加工后直齿轮件耐蚀性能也有很大的提高。闭挤式精冲后的直齿轮的齿部有很强的耐磨性、抗疲劳强度,耐腐蚀性,直齿轮的使用寿命也得到了提高。     

闭挤式精冲成形直齿轮的齿顶撕裂问题

运用有限元分析软件分析了闭挤式精冲直齿轮齿顶端和齿根端剪切变形区材料的应力应变状态,以及凸凹模间隙、反顶力和外环填充率对齿顶撕裂的影响。结果表明:随着凸模下行,齿顶处静水压应力逐渐下降,齿顶附近侧面由于三面受摩擦力出现拉应力,导致静水压应力不足进而出现裂纹,另外加工硬化也会导致齿顶裂纹的出现;齿顶裂纹出现的几率与凸凹模间隙大小成正向关系,与反顶力和外环填充率大小成反向关系。研究发现,随着反顶力和外环填充率的增加以及凸凹模间隙的减小,可以有效控制裂纹的出现。     

齿形件精冲成形时的齿顶塌角分析及措施

针对精冲成形齿形件时的齿顶塌角问题,首先分析了齿形零件的几何特征及精冲成形特点,并分析了这些特征与齿形零件精冲时齿顶塌角的关系;将精冲变形区分为2个核心变形区和2个变形影响区,对核心变形区Ⅰ精冲塌角的形成过程进行了分析。然后,通过有限元模拟软件Deform-3D,找出齿顶塌角处材料在成形过程中的流动规律。结果表明:齿顶处A面轮廓附近的材料沿齿顶径向运动,一部分材料流向齿顶外侧;齿廓B、C侧附近的材料沿其轮廓线所指向的齿顶方向流动。再次,全面分析了影响精冲齿顶塌角大小的各种因素,找出压边力和反顶力对塌角大小的影响规律,得出反顶力比压边力对控制塌角的效果更显著。最后,提出了在齿形零件精冲成形过程中减小或消除齿顶塌角的具体措施对策。     

冷成形直齿锥齿轮齿形回弹分析及凹模修正

针对直齿锥齿轮冷成形工艺,采用塑性有限元法,对成形过程进行数值模拟,分析了各阶段坯料流动情况及产品卸载后的回弹规律。结果显示,在齿高方向,最小回弹在最大齿厚0.02mm处,沿齿顶或齿根逐渐增大,接近齿顶处回弹值达到最大为0.14mm。选用反补偿修正法对齿形凹模二次修正,获得满足所需精度的目标齿轮,最大偏差值为-0.025mm。研究表明,通过数值模拟回弹分析与修正,可以获得较高齿形精度的直齿锥齿轮产品,缩短了模具制造周期,降低了成本。     

影响闭挤式精冲成形表面质量的因素分析

首先分析了成形面撕裂与变形区应力状态的关系,然后用塑性有限元数值仿真和物理实验的方法,分析了材料塑性、凸凹模间隙、外环填充率、反顶力对成形表面质量的影响。研究表明：主、副凹模闭合时,变形区材料所受的压应力越大,所得精冲件成形面质量越好;材料塑性越好,剪切面撕裂带宽度越小;凸、凹模间隙越大,工件轮廓面光亮带的比例越小;材料剪切面光亮带比例随着外环填充率的增加而增加;随着反顶力的增加,工件轮廓面光亮带的比例明显增大。研究成果为闭挤式精冲新工艺的应用奠定了基础。     

精密轮廓件的精冲技术现状及发展趋势

首先介绍了用于加工精密轮廓零件的剪挤复合精整、平面压边精冲、齿圈压板精冲技术的特点,论述了精冲、冲压和精冲、挤压复合成形技术的工艺要点;针对具有塑性差和厚板的难成形坯料,介绍了对向凹模精冲、往复精冲和闭挤式精冲技术的工艺特点;展望了未来精冲技术的发展趋势,并指出未来精冲零件必向着更复杂、难成形方向发展,而对于新型精冲材料,精冲智能化、自动化技术也将在精冲行业中得到广泛应用。最后,提出了今后精冲技术的研究重点是有限元模拟、数字化设计、精冲辅助工艺和新型精冲的产业化问题等。     

厚板齿形零件精冲成形数值模拟与缺陷分析

运用有限元分析软件对厚板齿形零件的精冲过程进行了数值模拟,对比分析了齿顶、齿根部位主要变形区静水应力及应变的分布情况。结果显示,齿顶处静水压应力小于齿根处;齿顶应变区的宽度大于齿根应变区的宽度,齿顶剪切区变形程度大,硬化程度严重。齿根、齿顶处的应变分布与精冲试验所得零件的硬化程度相吻合。探究了齿顶处形成大塌角和易产生撕裂的原因。研究结果为厚板齿形零件的精冲工艺提供了理论指导。     

影响闭挤式精冲成形表面质量的因素分析（英文）

首先分析了成形面撕裂与变形区应力状态的关系,然后用塑性有限元数值仿真和物理实验的方法,分析了材料塑性、凸凹模间隙、外环填充率、反顶力对成形表面质量的影响。研究表明:主、副凹模闭合时,变形区材料所受的压应力越大,所得精冲件成形面质量越好;材料塑性越好,剪切面撕裂带宽度越小;凸、凹模间隙越大,工件轮廓面光亮带的比例越小;材料剪切面光亮带比例随着外环填充率的增加而增加;随着反顶力的增加,工件轮廓面光亮带的比例明显增大。研究成果为闭挤式精冲新工艺的应用奠定了基础。     

板料冲裁过程中材料流动与断面形成的有限元模拟

运用有限元方法对精冲过程中不同压边力和反顶力对材料流动特性的影响进行分析,研究表明,较大的压边力和反顶力可以显著抑制精冲过程中材料涡流的形成。继而分析了断面光洁面随着压边力和反顶力增加而提高的原因,提出有限元分析方法可以有效地预测精密冲裁零件的断面质量。     

直齿圆柱齿轮温挤压成形的数值模拟

用优化后的凹模结构对直齿圆柱齿轮的温挤压成形进行了数值模拟 ,结果表明 ,以入模角为 180°、挤压筒内径等于直齿轮齿顶圆直径 ,且在齿根圆处不倒角为特点的凹模形式对齿形成形效果良好 ,此种凹模形式能够解决齿形角隅充不满的难题 ,非常适合直齿圆柱齿轮的挤压精密成形     

工艺参数对杯形内啮合齿轮旋压成形影响的数值模拟研究

基于金属塑性变形原理和旋压工艺的特点,提出了杯形薄壁内啮合齿轮旋压成形技术,建立了齿轮旋压三维弹塑性有限元模型并进行了数值模拟,分析了齿轮旋压成形时各变形区不同方向应变分布和金属流动规律,定性分析了主要工艺参数对齿轮旋压成形的影响规律。结果表明,压下量对齿轮成形起关键作用,并对齿根减薄影响大于齿顶增厚的影响,进给比对齿轮成形影响不大,大的旋轮圆角半径有利于齿顶增厚。     

精冲压边与间隙的有限元模拟优化研究

运用DEFORM2D软件对板料精冲过程中压边与间隙进行了数值模拟分析。将NormalC＆．L断裂准则应用于预测精冲韧性断裂,分析了不同压边力、压边方式、反顶力以及冲裁间隙对材料涡流流动特性、冲裁断面圆角和撕裂带的影响;根据模拟结果提出了新的工艺建议。     

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。     

坯料尺寸对齿轮滚轧成形的影响研究

采用有限元软件Deform-3D对直齿轮的滚轧成形过程进行了模拟,分析了滚轧过程中四个阶段(初始进给、分齿、连续进给滚轧、整形)材料的流动情况,分析了坯料尺寸对齿轮滚轧质量的影响。结果表明:坯料尺寸对齿轮滚轧过程有较大的影响,合适的坯料直径不但可保证齿形充填饱满,还可降低成形力。当坯料直径为19 mm时,材料可充满整个齿轮。在整形阶段,由于滚压轮与成形齿没有齿顶间隙,沿滚轧方向齿形有轻度弯曲现象。在齿轮滚轧过程中,滚压轮轴向、径向、切向三个方向的载荷均呈非线性分布,坯料受到的径向力、切向力大于其受到的轴向力。     

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。     

工艺参数对杯形内啮合齿轮旋压成形影响的数值模拟研究

基于金属塑性变形原理和旋压工艺的特点,提出杯形薄壁内啮合齿轮旋压成形技术,建立了齿轮旋压三维弹塑性有限元模型并进行了数值模拟,分析了齿轮旋压成形中各变形区不同方向应变分布和金属流动规律,定性地分析了主要工艺参数对齿轮旋压成形的影响规律。结果表明,压下量对齿轮成形起关键作用,并对齿根减薄影响大于齿顶增厚的影响,进给比对齿轮成形影响不大,大的旋轮圆角半径有利于齿顶增厚。该项研究为提高生产效率、优化产品质量提供了理论依据,同时也为进一步研究齿轮旋压技术奠定了坚实基础。     

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。     

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。     

锥齿轮挤压成形弹塑性有限元数值模拟

利用Pro/E的三维实体造型与模具设计模块进行直齿圆锥齿轮的造型及模具设计,然后导入到DEFORM中,在DEFORM中建立三维挤压有限元模型.采用三维大变形弹塑性有限元法对齿轮挤压的塑性成形过程进行了模拟,分析了成形过程中齿轮齿形的填充情况、金属流动速度场以及等效应变与等效应力分布,获得了直齿圆锥齿轮的挤压变形规律与参数.