伞齿轮摆辗成形凹模齿根应力有限元分析

伞齿轮摆辗成形是先进的齿轮加工工艺,但模具寿命较低是该工艺的不足,其中凹模齿根裂纹失效是实际生产中凹模失效的重要原因之一。为了提高摆辗成型凹模的寿命,对伞齿轮摆辗成型凹模齿根的应力变化规律进行了有限元分析,并讨论了各点应力变化对凹模寿命的影响程度。     

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。     

汽车半轴热摆辗成形凹模温度场有限元分析

基于有限元分析软件Deform-3D,建立了汽车半轴锻件热摆辗成形有限元模型及热传导过程模型,对热摆辗成形过程中凹模的温度场分布规律进行研究。分析了温度场分布对凹模磨损的影响规律,并结合汽车半轴锻件的热摆辗成形试验进行验证。研究结果表明:在汽车半轴锻件热摆辗成形过程中,在模具的凸、凹模法兰台阶过渡位置上,由于受到热传导和塑性剪切的相互作用,温度上升最快,最高温度达到599℃,造成模具表面硬度下降,从而引起法兰台阶过渡区域模具磨损量增大。     

非对称件摆辗组合凹模优化设计

以成形制动爪的摆辗模具为例 ,通过有限元模拟比较了传统平口凹模结构和阶梯凹模结构的受力情况。结果表明采用阶梯凹模结构可明显改善凹模局部的应力集中 ,随后对阶梯凹模高度和过盈系数进行了优化     

工艺参数对直齿圆锥齿轮振动摆辗下模应力影响的有限元分析

为防止直齿圆锥齿轮摆辗下模齿根断裂、齿顶磨损等缺陷,在摆动辗压成形基础上,建立三维有限元模型,对不同摆头倾角和进给速度下成形直齿圆锥齿轮进行了有限元模拟与分析,通过对摆辗下模轮齿上的特定点进行受力分析,探讨了不同摆头倾角和进给速度对直齿圆锥齿轮振动摆辗成形过程中摆辗下模应力的影响,并对这两个参数进行正交模拟试验。数值模拟结果表明,当进给速度v=5 mm·s~(-1)、上模摆头倾角γ=2°时,摆辗下模轮齿的受力更均匀,摆辗下模的疲劳磨损更小,使用寿命高。     

提高齿轮冷挤凹模寿命的工艺探讨

某厂生产的起动机齿轮 (图 1) ,材质为18CrMnTi,模数 3,齿数 12 ,压力角 2 0° ,其齿形采用冷挤压成形。该零件主要加工工序为 :锯床下料→挤沉孔→冲底→挤齿形缩内孔→倒角 ,铣键槽→渗碳淬火。图 1　齿轮挤压件该齿轮在加工过程中 ,挤齿形缩内孔属关键工序 ,齿形挤压凹模乃关键工装。生产中发现 ,此挤压模使用寿命极低 ,多者挤压 4 0 0 0～ 5 0 0 0件 ,少者仅挤压百余件就产生早期失效 ,失效形式主要为凹模发生塑性变形及开裂。为了提高齿形凹模的使用寿命 ,多年来对其加工工艺作了多次大胆的改进。结果表明 ,改进效果良好 ,使齿形凹模…     

轿车齿轮精密成型的有限元模拟及齿形数字化修形

在三维有限元数值模拟软件DEFORM中模拟齿轮冷摆辗成形过程,得到成形过程的金属流动充填规律以及力学量场分布情况,并分析了模具在有预应力工况下,齿轮成形过程的模具受力弹性变形和齿轮出模后的弹性回复规律,绘制出模具弹性膨胀和锻件出模回弹后的齿形曲线。依据凹模的变形规律,在设计齿轮电极时进行预先补偿,从而保证摆辗齿轮的高精度。     

冷摆辗组合凹模的设计计算

模具寿命是冷摆辗的关键问题之一，增加模具强度就能显著地提高模具寿命。目前国内外都采用组合凹增加模具强度。引文针对摆动辗压设备的结构特点，应用弹性力滨厚壁圆筒理论以及结构力学的最大剪应力哟度理论，对冷摆组合凹模的优化设计进行了探讨。     

冷镦螺栓凹模的结构设计

冷镦圆头凹模是冷镦螺栓生产过程中的关键模具。试验发现，整体凹模在冷镦过程中受三向拉应力作用，极易发生开裂而造成早期失效。为消除应力集中，以3层套圈组合结构代替整体凹模，在结构上采用两种形式，并给出确定组合凹模几何参数的两种方法，最后提出用组合模具结构代替整体模具结构的设计原则，使冷镦螺栓凹模达到较高寿命。     

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。     

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。     

螺旋锥齿轮摆辗工艺研究

螺旋锥齿轮形状复杂,齿线长而弯曲,不易通过常规方法加工.摆辗作为一种新的塑性成形螺旋锥齿轮的方法,克服了精密模锻成形力过大的困难.基于有限元的方法,本文对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行研究,分析了成形各阶段的变形与载荷特性;针对摆辗最后阶段飞边面积较大、载荷过大的特点,提出了摆辗摆头改进的方法,减少了飞边面积,从而使得成形力减少了1/3;通过铅试件成形验证了摆辗螺旋锥齿轮成形过程,说明了摆辗螺旋锥齿轮是可行的.     

基于工程应用的直齿圆锥齿轮啮合面的数学建模

推导基于工程应用的直齿圆锥齿轮啮合面的数学模型.以直齿圆锥齿轮的齿形按背锥展开面上的当量圆柱齿轮的齿形加工为依据,首先推导出背锥展开面映射后的空间方程,而后推导出背锥锥面方程,并根据空间方程和锥面方程进一步推导出啮合面的数学方程.该方程的推导为锥齿过渡面、齿根面、切曲线方程和几何约束方程的推导提供了理论依据,它们对形成整体锥齿实体模型是不可缺少的.该模型为锥齿轮的设计、数控加工程序设计以及工程分析（包括接触分析和载荷分配等）提供了理论基础.     

直齿锥齿轮精锻模具和电极齿形设计

提出了直齿锥齿轮精锻模具和电极齿形的设计方法,从而显著地提高了模具齿形火花加工效率和加工精度。     

伞齿轮闭式成形工艺与模具设计

研究了轿车后桥伞齿轮闭式成形工艺与模具设计以及金属充填齿形凹模的流动规律,给出了适合于在通用液压机上开展此项工艺的模具结构、伞齿轮锻件毛坯设计方法,与现行的加工工艺相比,缩短了加工工序,减少了约70%机加工量,加工的齿轮精度完全能达到8级。     

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。     

高精度锥齿轮冷闭式锻造齿模修形及加工电极设计

精密成形时弹性变形是影响锻件尺寸精度的重要因素。本文采用数值模拟的方法,以锥齿轮冷闭式锻造精密成形工艺为对象,模拟了锥齿轮的冷闭式锻造成形过程,揭示了在有预应力的工况下模具弹性膨胀变形及锥齿轮锻件出模后弹性回复的变化规律。根据模拟结果,分别绘制了模具弹性膨胀和锻件出模回弹后的齿形曲线。在定量分析了两者对齿轮精度的综合影响之后,运用反补偿法预先修正齿形凹模,并进行了齿模电极的设计。研究结果对齿轮精度的提高提供了重要参考。     

从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺参数优化

针对双锥辊辗压螺旋锥齿轮成形过程中型腔下模受力过大以及齿形充填高度不够的问题,首先,运用DEFORM-3D有限元软件对从动螺旋锥齿轮齿坯双锥辊辗压过程进行了模拟分析,研究了摩擦系数、辗压温度、凹模型腔进给速度对凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高的影响;其次,采用正交试验设计方法,以凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高为优化指标,得到了最佳工艺参数,并进行了数值验证;最后,通过数值计算分析以及与文献中研究结果进行比较分析,证明了从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺的可行性。结果表明:当摩擦系数为0.2、辗压温度为900℃、凹模型腔进给速度为2 mm·s~(-1)时,模具型腔受力最小,齿形的充填饱满,高度达到最高。