直齿圆柱齿轮冷精锻新工艺数值模拟研究

提出了一种由空心坯成形直齿圆柱齿轮的新工艺：预锻分流区-分流终锻，用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D^TM进行了数值模拟研究，得到了锻造载荷-行程曲线以及整个成形过程的应力、应变、速度分布等，并与传统的闭式镦挤工艺模拟的结果进行了比较。分析表明．此工艺与传统的闭式镦挤成形方法相比有诸多优点，为该新工艺的工业化应用奠定了理论基础。     

可轴向振动凹模冷闭式镦挤直齿轮中周期影响数值模拟

通过凹模在轴向方向上的振动,利用毛坯受到凹模对其摩擦力方向向下的过程来降低齿轮成形所需的载荷力.从理论上推导出了能让载荷明显降低的最佳周期公式并通过DEFORM-3D有限元分析软件模拟验证了此公式具有普遍性,并对公式中n值进行了分析.     

直齿圆柱齿轮镦挤精锻模拟

在总结各种直齿圆柱齿轮精锻工艺的基础上 ,设计了一种直齿圆柱齿轮镦挤精锻工艺和模具 ,并进行了实验和上限模拟。实验模拟证明采用该工艺可以获得满意的直齿圆柱齿轮锻件 ,并表明在变形过程中坯料芯部存在一轴对称变形区。上限模拟通过所设计的简便精确的动可容速度场 ,获得了变形力和轴对称变形区的变化规律。两种模拟结果较为吻合。     

浮动凹模对直齿圆柱齿轮精锻成形影响的研究

通过对直齿圆柱齿轮精锻成形充填阻力的分析,揭示了其上下角部难以充满的原因.改变浮动凹模的运动方式,可以改变变形区应力的分布情况,从而改变上下角部的充填情况.利用DEFORM-3D软件对上述结论进行了验证,证明了浮动凹模对角部充填的有效性.     

直齿圆柱齿轮温挤压数值模拟

数值模拟可以有效地节省人力物力，免去大量的物理模拟，在设计阶段即可对不同的设计方案及时进行评价，筛选出最优方案。本文用优化后的凹模结构对直齿圆柱齿轮的温挤压成形进行数值模拟，并对模拟结果进行分析，为现实生产提供理论依据。     

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。     

圆柱齿轮镦挤成形约束分流的数值模拟

借助Msc/superform软件对圆柱齿轮镦挤成形中的约束孔分流、约束轴分流的成形过程进行了三维有限元模拟,分析变形过程中一些有代表性的状态点的速度云图、应力云图以及载荷曲线,得到成形过程中一些瞬间点的状态云图.研究表明,约束分流不仅可以使变形继续进行,而且合适施加约束,能够保证齿轮角部金属的填充;约束孔分流可以保证齿轮角部金属的填充,但是,成形力会随着成形过程的进行而增加较大;约束轴分流在齿轮角部金属填充饱满后,成形力增加的幅度不是很大.     

直齿圆柱齿轮不同变位系数开放式成形研究

为了降低齿轮的挤压成形力,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"开放式充填"温挤成形工艺方案,即开放式温镦挤-冷推挤复合成形工艺.采用MSC/Superform软件,对开放式成形进行了数值模拟分析.数值分析结果表明: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.并且根据模拟出的载荷-行成曲线,拟合出载荷-行程函数关系式,得出变位系数为0.2时,成形载荷的功最小,从而为齿轮凹模的设计提供依据.     

基于浮动凹模和约束分流的直齿轮精锻试验与数值模拟

针对直齿圆柱齿轮精锻中存在成形不足和变形力过大的问题,基于约束分流原理,以某减速直齿圆柱齿轮(模数2.5,齿数18,齿厚16mm)为例,采用工业纯铅试样,对其精锻成形工艺进行了试验,分析了小芯棒约束分流下坯料孔径对成形过程的影响,提出了一种结合浮动凹模结构的改进方案,保证金属充填性且降低工作载荷,并进行了试验验证;以此方案为基础,应用DEFORM-3D软件对45钢试样的精锻成形过程进行了数值模拟,获得了良好的齿形。     

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。     

圆柱直齿轮冷精锻模具工装设计

为将圆柱直齿轮冷精锻技术应用于实际生产,提出了齿腔分流工艺,并为该工艺设计了专用模具工装。通过有限元模拟校核了模具关键零件的强度,并采用20CrMnTi坯料进行实验研究,验证该工艺方案及模具结构的合理性。结果表明,齿腔分流工艺能很好地成形出20CrMnTi齿轮锻件;模具结构合理,满足生产强度要求,出模容易。     

Numerical and experimental study on new cold precision forging technique of spur gears

1　INTRODUCTIONGearsarewidelyusedinautomobilesandotherindustryfieldsasthemain partsoftransferringthemovementandenergy .Gearsaremainlymanufac turedbymetalcuttingorbyacombinationofconven tionalhotforgingwithmetalcutting ,whichisexpen siveandrequiresalotofmanufacturingtime .Becausenetshapeornearnetshapemanufacturingprocesseshavebeenpaidattentionstoinindustry ,theprecisioncoldforgingtechniquehasbeendevelopedtobeasanimportantmethodtomanufacturethespurgears .Theprecisionforgingofgearshasalotofa…     

齿腔分流法冷精锻大模数圆柱直齿轮

为推动大模数圆柱直齿轮冷锻技术的实用化研究,提出了齿腔分流法,即在凹模齿腔深处设置分流型腔。并结合浮动凹模技术,通过数值模拟与物理实验相结合的方法,对齿腔分流法进行分析研究。与传统封闭式冷锻方案进行对比结果表明,该工艺不仅能很好地提高充填性能,而且能很大程度地降低载荷及单位压强。矩形分流型腔优于圆弧形分流型腔。齿形外围部分变形量大,质量好。锻件只需车削或磨削外圆即可得到合格零件,而且齿面纤维分布不受影响。     

直齿圆柱齿轮冷精锻成形的实验研究

研究了直齿圆柱齿轮冷精锻成形过程中载荷与齿形参数的关系,结果表明,直齿圆柱齿轮冷精锻成形的效果与齿形参数、模具结构和润滑条件等有密切关系,为其冷锻成形工艺和模具结构设计提供了可靠的参考依据.     

基于分流法的圆柱直齿轮冷精锻成形工艺研究

针对圆柱直齿轮冷锻的载荷大、充填性能差等技术难题,提出了齿顶分流工艺和上齿端分流工艺。结合浮动凹模技术,采用数值模拟与物理试验相结合的方法,对2种工艺进行分析研究。结果表明：上齿端分流工艺不能有效地改善齿形棱线部位的充填性能,而且载荷降幅不大,不能完全避免充填最后阶段载荷的急剧上升;齿顶分流工艺不仅可以有效地改善角隅棱线部位的充填性能,而且载荷得到了极大的降低,完全避免了载荷曲线的急剧上升。     

圆柱直齿轮精锻成形工艺仿真及试验

圆柱直齿轮精锻是一种极具开发前景的新工艺、新技术,坯料经过塑性成形获得完整的齿形,且齿面无需后续加工或仅需少许精加工即可满足使用要求。以齿数为18,模数为2.5的带孔小齿轮为例,基于浮动凹模原理,试验得到了精锻成形时金属的流动规律,结合利用有限元仿真软件DEFORM-3D数值模拟的结果,分析连皮位置的改变对圆柱直齿轮精锻成形过程的影响,获得了较佳的连皮位置,认为当冲孔连皮的位置处在成形齿轮件的中上部时,齿轮充填性较好;数值模拟结果也表明,摩擦、挤压速度、冲头圆角半径等参数对成形力有较大的影响。     

基于数值模拟的齿轮冷精整齿向精度预测

应用Deform-3D软件对载重汽车用直齿圆柱齿轮进行了挤压成形后的冷精整工艺数值模拟分析,得到了不同精整量下齿轮的齿向误差,进一步总结出精整量对齿向误差的影响规律,并预测出最佳精整量.模拟结果显示齿轮齿向误差随着精整量的增加先减小后变大,当精整量为0.15 mm时齿向误差最小为0.026 mm,此时齿向精度为8级.针对模拟结果进行了冷精整工艺试验并对精整件进行了齿向精度检测,检测结果表明精整后可将齿向精度由11级提高到为8级,此结果与模拟得到的预测结果相一致.     

齿轮精锻的数值模拟与实验研究

本文对空心直齿圆柱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。通过有限元数值模拟和实验研究 ,得出了直齿圆柱齿轮精锻过程的金属流动规律和变形力学特征 ,揭示了直齿圆柱齿轮精锻过程的变形机理 ,数值模拟结果与实验结果吻合较好     

变形热对齿轮冷锻精度影响的数值模拟研究

在有、无变形热产生的条件下,采用刚塑性热力耦合有限元法,对冷精锻直齿圆柱齿轮成形过程进行了模拟,并且完成了直齿轮冷锻模具弹性变形和工件弹性回复的模拟。由模拟结果可知:变形热的产生及热量传导能对齿轮精度产生很大的影响;由于在不同温度下材料的膨胀系数以及弹性模量不同,在有变形热的条件下,成形力有所降低,模具弹性变形和工件弹性回复量增大。