圆柱斜齿轮精锻成形数值模拟与试验研究

为探索圆柱斜齿轮精锻成形的新工艺,针对某一参数的圆柱斜齿轮,采用浮动凹模的工艺方案,对其进行数值模拟与物理试验。分析不同压下量下,斜齿轮的成形效果和脱模过程中的速度场、等效应变场,并与传统的闭式挤压成形进行对比。结果表明,圆柱斜齿轮采用浮动凹模的成形工艺较采用传统工艺,载荷下降约30%,脱模时,锻件齿形在模腔内沿螺旋方向做刚性平移运动,齿形几乎不产生塑性变形。为进一步研究圆柱斜齿轮精锻成形工艺提供了参考。     

形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻数值模拟

提出了锻件毛坯与齿轮形状相似性冷锻法,改善成形质量,同时锻坯中心孔分流,可降低成形力.用三维有限元仿真软件数值模拟圆柱斜齿轮的闭式冷锻过程,确定下端面带凹槽的齿轮锻坯形状,该形状能避免齿轮成形产生的折叠缺陷;通过对材料变形的应变场、应力场、速度场、加载曲线等规律的分析,确定变形严重的应力区和应变最大值分布位置,指出材料成形流动速度差过大,是产生成形折叠缺陷的原因.总之,形状相似性法的圆柱斜齿轮冷锻成形齿轮是可行和有效,具有工程实际应用意义.     

圆柱斜齿轮滚轧成形工艺数值模拟

对螺旋角为20＆#176;和30＆#176;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。     

圆柱斜齿轮冷锻成形工艺研究

针对圆柱斜齿轮冷锻过程中齿腔充填困难、成形载荷大、模具寿命低的特点,提出了局部加载冷锻圆柱斜齿轮新工艺。利用有限元软件对新工艺进行数值模拟,分析了工艺成形过程中速度场、等效应变等规律,并对比分析了闭式、轴分流和局部加载成形工艺的成形载荷。研究结果表明,局部加载成形工艺可以较好地成形圆柱斜齿,改善齿端部分的充填性能,可显著地降低成形载荷,为此类齿轮的冷锻工艺应用与生产实践提供了理论依据。     

圆柱斜齿轮精密成形数值模拟与试验研究

基于浮动凹模的思想对圆柱斜齿轮的成形及脱模进行了计算机仿真和石蜡试验研究,分析了成形过程的变形特点及脱模后斜齿轮齿形的应变情况,验证了方案的可行性。结果表明：对圆柱斜齿轮采用浮动凹模成形及脱模的工艺方案,可以获得符合精度要求的锻件。     

空心导杆挤压成形及数值模拟

针对空心导杆零件的特点,分析了其挤压成形工艺,提出了该零件的挤压成形工艺方案,并利用数值模拟软件DEFORM-2D,分析了金属成形时的流动规律.通过改变摩擦因子和芯轴运动速度,进行了多次模拟,得到了空心导杆在挤压成形时的最优工艺参数,并分析了在最优工艺参数下,空心导杆挤压成形时的最大等效应力、损伤因子、最大成形载荷和芯轴的受力,从而保证了挤压件的质量,为实际生产提供了理论基础.     

基于不同模数对圆柱直齿轮挤压成型影响的数值模拟

论述了在直齿轮分度圆直径为定值,变形程度与模数的关系,通过对3种不同模数的齿轮在特定的条件下温挤压数值模拟、结果及分析表明：随着齿轮模数的增大,变形程度也增大,金属向齿顶及周围流动就相对较多,齿形就容易充满,但齿轮头部凹的现象与头的齿部凸的现象就越厉害。     

复杂截面空心铝型材挤压过程数值模拟

以某建筑用复杂截面空心铝型材为研究对象,进行连续挤压成形模设计。利用仿真模拟技术获得挤压过程中金属的流动变形情况,根据分析结果,提出了改进工作带及分流孔形状尺寸的方案。模具结构经过改进后,型材出口处金属流速均匀,数值模拟与试模结果吻合,为模具设计提供了理论指导,减少了试模成本。     

圆柱斜齿轮成形及脱模工艺研究

针对斜齿轮的特点,提出了旋转挤压成形和旋转脱模的工艺方案,并对该工艺方案速度参数进行了精确的计算。利用有限元软件模拟分析了斜齿轮的挤压及脱模过程的等效应变、成形载荷等。结果表明：对圆柱斜齿轮采用旋转成形及脱模的工艺方案,一定程度上可以满足零件的精度要求。     

空心件正挤裂纹成因的数值模拟分析

利用上限元技术模拟了空心件正挤压成形过程中的形力规律，分析了变形比、摩擦因子，以及凹模锥角θ对挤压力及内孔壁裂纹形成的影响。由此得出减少裂纹产生的措施，为工艺参数的选择提供理论依据。     

行星圆柱齿轮正挤压成形数值模拟与试验研究

针对卡车轮边减速器中行星圆柱齿轮提出一种正挤压成形工艺。为了获得更好的齿轮正挤压工艺参数,采用正交试验设计和有限元模拟对齿轮正挤压成形工艺参数进行多目标优化。以最大成形载荷、齿轮塌角高度、锻件最大损伤值和模具磨损为评价指标,研究了凹模入模角、工作带长度、毛坯直径系数、挤压速度和摩擦系数对齿轮成形结果的影响。采用综合平衡分析法确定了显著影响因素并确定了最佳取值,即凹模入模角35°、毛坯直径系数1.20、挤压速度70 mm·s-1。经工艺试验验证,优化后的正挤压成形工艺能够生产质量合格的齿轮。     

斜齿圆柱齿轮一步精密成形数值模拟

探索一种集成了分流成形与推过整形优点的一步法斜齿圆柱齿轮精密成形新工艺,以模数为4 mm、齿数为12、螺旋角为14°、齿宽为29 mm的斜齿圆柱齿轮为研究对象,设计了成形模具,采用Deform-3D软件对成形过程进行模拟研究。首先进行了新工艺的成形力分析,之后,采用控制变量法探索了齿宽方向扩腔范围b、扩腔斜角α和齿高方向扩腔范围h这3个扩腔空间结构参数对齿轮下角隅充满效果及成形力的影响。分析结果表明,新工艺能明显降低成形力。即金属分流量的多少决定着成形效果,金属分流量由b、α和h三个参数组合决定,三者影响规律类似。即当其他条件一定时,若b(或α亦或h)过小,则成形力很大,分流量不足,导致下角隅填充不饱满;反之,虽然成形力较小,能得到完整齿形,但分流量过多,容易产生废料;当b、α和h取合理组合值:b为16 mm,α为10°和h为3 mm时,成形力适中且分流量合理,可以得到无废料的完整齿形。     

内螺旋状零件冷挤压成形过程数值模拟及参数优化

对内螺旋状零件的冷挤压成形过程进行数值模拟,系统地研究了摩擦系数、螺旋角和挤压角等因素对内螺旋状零件冷挤压成形过程中凸模所受挤压力和成形缺陷的影响,并对挤压成形工艺参数进行了优化.研究结果表明:摩擦系数、螺旋角和挤压角等因素对内螺旋状零件冷挤压成形过程中挤压力存在显著的影响.随着摩擦系数的增加,挤压力呈线性增加;随着螺旋角和挤压角的增加,挤压力呈非线性增加.摩擦系数和螺旋角等对内螺旋状零件的冷挤压成形缺陷影响较大,而挤压角的影响较小.采用优化后的工艺参数对内螺旋状零件进行了冷挤压成形实验,获得了合格的制件.本文的研究结果为内螺旋状零件的冷挤压成形提供了工艺指导,具有实际的应用价值.     

车用齿轮轴冷挤压成形模拟及反挤压工艺参数优化

针对车用齿轮轴制定了冷挤压成形工艺方案,并对其进行了相应的正、反挤压模具设计。利用Deform-3D进行有限元仿真模拟,对成形件进行等效应变、等效应力、损伤和载荷—行程曲线分析。选取凸模速度、摩擦因数以及凸模锥角3种工艺参数进行正交试验及工艺优化,通过正交试验的方差分析得出摩擦因数对齿轮轴反挤压载荷大小具有显著影响,并得到各参数对成形载荷的影响顺序为:摩擦因数>凸模锥角>凸模速度。最终得到的最优反挤压工艺参数为:凸模速度为25mm/s、摩擦因数为0.10和凸模锥角为25°。优化后反挤压的最大载荷由原来的2.15×10~4 kN减小到1.01×10~4 kN,降低了53个百分点。     

薄壁空心铝型材挤压过程数值模拟分析与模具结构改进

以某薄壁空心铝型材为研究对象,利用塑性成型理论设计挤压工艺和模具结构,运用数值模拟技术对型材的成型过程以及出口速度、温度分布进行模拟分析;根据数值模拟分析结果对模具结构进行改进,最终数值模拟与试模试验吻合,节省了铝型材材料、缩短了模具的设计研发生产周期,减少了试模次数,提高了生产效率和成品率。     

异形空心铝型材挤压工艺数值模拟及模具结构改进

以某异形空心铝型材为研究对象,采用数值模拟软件对其挤压工艺进行模拟,利用塑性成型理论对模拟结果进行分析,根据分析结果,调整阻流块结构尺寸及布置以平衡金属流出模孔的速度,经多次改进后,型材截面上的流速差异率降低至5%以内,满足最优模具设计评判依据。改进后模具生产的型材符合质量要求,减少了试模次数,降低了型材的开发成本。     

铝合金空心型材分流模挤压成形全过程温度场的数值模拟

采用焊合区网格重构技术,解决包括分流与焊合过程的空心型材分流模挤压成形全过程温度场模拟问题,以一种典型大断面铝合金空心型材分流模挤压成形为实例,分析挤压速度和坯料温度对模孔出口处型材最高温度及型材横断面温度分布的影响,提出合理的坯料温度和挤压速度范围。结果表明：挤压速度对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性的影响较大,而坯料温度的影响较小：当挤压速度由0.6 mm/s增大到3.0 mm/s,坯料温度为500℃时,模孔出口处型材横断面上最高与最低温度的差值(最大温差)由28℃增大到60℃;而当挤压速度一定,坯料温度在480~520℃变化时,型材横断面上最大温差的变化不超过3℃。6005A型材的合理挤压条件：坯料温度520℃时,挤压速度范围为0.63~0.93 mm/s;坯料温度500℃时,挤压速度范围为0.87~1.14 mm/s;坯料温度480℃时,挤压速度范围为1.10~1.34 mm/s。     

Numerical simulation and experimental verification of carburizing-quenching process of SCr420H steel helical gear

Using DEFORM 2D ver. 9.0 and 3D ver. 6.0, a finite-element model was developed to study the prediction accuracy for the modeling of carburized-quenched helical gear. The helical gear model incorporates phase transformation kinetics during heating, carburizing, diffusing and quenching process. Carbon- and temperature-dependent material properties of austenite, martensite and bainite including transformation-induced volume change, latent heat and transformation plasticity are considered in calculating the stress–strain distribution. The total strain is divided into individual strain which are thermal, elastic, plastic, phase transformation and transformation plastic strain, respectively. There are 2 thermal boundary conditions employed which are uniform heat transfer coefficient (HTC) that is estimated from an oil-quenched silver probe by using the lumped-heat capacity method, and zone-based HTC that is estimated from an oil-quenched SUS304 gear blank by using the iterative modification method. The aim of this study is to evaluate the prediction accuracy of the simulated results when both methods of HTC are employed. The results of the simulation and experiment e.g., cooling curves, cooling rate curves, radial displacement, hardness, diffused carbon layer, residual stress and strain distribution are presented. The summary is that although zone-based HTC gives a more accurate prediction of thermal history than uniform HTC, it does not give significant accuracy in the prediction of hardness, distortion and residual stress.     

蝶形模具挤压过程的数值模拟

在Simufact9.0软件平台上,采用基于Euler网格描述的有限体积法,对蝶形模具非稳态挤压过程进行数值模拟,并与传统模具进行对比.数值模拟结果表明:当采用蝶形模具挤压方型管材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时的更加均匀,分流桥上端及焊合室的死区减小;挤压力曲线平稳,没有明显的突变,突破分流孔的挤压力较传统模的降低约72.2%,最大挤压力降低约17.3%;模具的等效应力分布更加均匀,最大等效应力降低约11.2%,模具的使用寿命提高,且分流桥的弹性变形减小,模芯的稳定性提高.