大直径带毂直齿轮冷精密成形数值模拟及工艺分析

目的研究大直径带毂直齿轮冷精密成形新工艺。方法根据大模数大直径带毂直齿轮结构特点,提出了冷精密成形的难点和解决基本方法。基于分流减压和多工步成形原理,提出了3种可行工艺方案。采用Deform软件对工艺方案进行数值优化模拟,分析了方案二锻件成形过程的速度矢量、温度、应力和模具应力,阐述了成形原理。结果采用优化的新工艺可以减小载荷降低模具应力,齿形金属充填饱满。结论巧妙的分流面设计使大直径带毂直齿轮冷精密成形成为可能,新工艺能够为生产实践提供指导意义。     

工矿及采矿用截齿温挤压精密成形工艺研究

通过有限元模拟与实验对普通轴对称类截齿、局部大尺寸类截齿和带旋转翼类截齿的温挤压精密成形工艺进行了研究,分别提出了镦挤工艺、浮动组合模具镦挤和镦挤联合径向挤压的复合挤压等新工艺.模拟和实验结果表明:新工艺解决了截齿挤压大高径比失稳、非轴对称径向旋转翼难充满等关键问题,工件成形质量良好.     

局部加载约束分流冷锻直齿轮工艺研究

针对直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,提出了基于局部加载-约束分流冷锻圆柱直齿轮新工艺。在浮动凹模基础上,利用有限元软件对新工艺进行数值模拟。对工艺成形过程中速度场、成形载荷等规律进行了分析,并对比分析了多种成形工艺。结果表明:局部加载-约束分流终锻成形工艺可以较好地成形大模数圆柱直齿轮,能避免齿轮成形时产生的折叠缺陷,同时可以显著地降低成形载荷,为此类齿轮冷锻工艺的应用与生产实践提供了理论依据。     

直齿圆柱齿轮冷精锻模具齿形设计

对两步成形直齿圆柱齿轮冷精锻工艺模具齿形设计方法进行了研究,分别采用修正模数法和变位法对终锻模具和预锻模具的齿形进行了设计.提出的模具齿形设计方法可靠、易行,不仅可用于冷精锻齿轮模具的齿形设计,对齿轮的热温成形模具齿形设计也同样适用.     

浮动凹模温精密成形圆柱斜齿轮变形规律分析

目的研究采用浮动凹模工艺温精密成形圆柱斜齿轮时,不同凹模运动速度下齿轮力能参数和各种场量变化规律。方法结合浮动凹模原理和圆柱斜齿轮结构特点,利用Defrom-3D软件建立变形-传热耦合有限元模型,模拟圆柱斜齿轮采用浮动凹模温精密成形过程,分析不同凹模运动速度下的变形规律。结果通过模拟分析,得到了凹模运动速度不同时的温成形斜齿轮成形载荷特点、坯料流动速度场分布、等效应力-应变分布、温度场分布等规律。结论采用浮动凹模工艺成形圆柱斜齿轮,可以减小成形力,当凹模运动速度大于凸模下行速度时,齿轮成形性更好。     

旋转翼截齿组合温挤压精密成形工艺研究

旋转翼类截齿由于径向旋转翼难以充填,常规挤压工艺下金属不易充满模具型腔.本文针对该类工件特点提出了镦挤联合径向挤压的组合挤压新工艺,通过在模具闭合后施加径向挤压的方法,促进金属的径向流动,为径向难以充填的复杂零件成形提供了新思路,基于该方法为带旋转翼类截齿的生产提出了新工艺方案.通过数值模拟和实验研究表明该工艺方案不仅...     

发动机泵体精密热模锻成形工艺研究

目的为了提高发动机泵体综合机械性能和降低制造成本,采用精密热模锻技术来实现泵体的精确成形。方法通过确定锻件分模面位置,建立了泵体精密热模锻几何实体模型;在此基础上,建立了泵体热模锻过程三维有限元模型和模拟参数,实现了精密热模锻过程有限元模拟模型。结果通过数值模拟,获得了成形过程中坯料的速度场、等效应变场和温度场及载荷-行程曲线,揭示了泵体热模锻过程中金属充填模具型腔的情况及其变形机理,获得了温度场应变分布以及载荷、打击能量随行程的变化规律,优化了预成形时拍方坯料长度等参数,为确定成形工艺参数提供了科学依据。结论经试验验证,新工艺成形的锻件非加工外形面尺寸精度达到了零件要求,数值模拟结果与实验结果一致。     

车用发动机共轨管精密成形工艺与试验研究

目的为了提高柴油发动机的综合机械性能和降低制造成本,采用精密成形技术来实现共轨管的制备。方法通过工艺分析,设计了锻件形状、分模方式、飞边槽形式以及模具主要结构,建立了共轨管精密成形的有限元模型,并初步进行了主体设备选型。结果通过有限元模拟,对设计的精密成形工艺进行了仿真,获得了成形过程中坯料的速度场、等效应变分布及行程-载荷曲线,揭示了共轨管成形过程中金属在型腔中的流动情况,以及成形载荷的变化情况。结论通过最终工艺试制,验证并确定了工艺方案,根据零件的自身特点,突破了传统以投影面最大处为分模面的工艺,为最终的生产试制提供了参考依据。共轨管锻件充型饱满,5个小凸台均充型完全,尺寸均满足产品的技术要求,对后续简化工艺、提升产品的性能都有较大的作用。     

直齿圆柱齿轮精锻过程的三维刚塑性有限元模拟

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.通过有限元模拟分析,深入揭示直齿圆柱齿轮精锻过程的金属流动规律和变形力学特征,对直齿圆柱齿轮精锻工艺和模具设计具有重要的指导意义.     

皮带轮圆筒形凸台多道次拉深成形工艺研究

目的研究皮带轮圆筒形凸台多道次拉深成形工艺过程。方法根据拉深系数计算拉深道次,并采用有限元模拟软件模拟分析多道次拉深成形过程。结果根据计算,需采用八道次拉深成形筒形凸台,成形过程中最大等效应力、应变分布在凸模、凹模圆角位置处及筒壁外表。随着道次增多,坯料内累积的等效应力应变值增大。结论八道次拉深成形后,坯料内累积的应力应变值较大,筒形凸台尺寸符合要求,成形质量较好,根据模拟结果成功进行了生产试制。     

Numerical and experimental investigation of cold rotary forging of a 20CrMnTi alloy spur bevel gear

Due to the complex three-dimensional (3D) geometry and tooling design, mass production of precision spur bevel gears by machining or conventional forging technology is impeded by numerous stubborn barriers to date. Cold rotary forging, an innovative incremental metal forming process, has great potential to improve the current situation owing to its flexibility and low tool load requirement. In the present study, a sound 3D rigid-plastic finite element (FE) model of cold rotary forging of a 20CrMnTi alloy spur bevel gear is developed under the DEFORM-3D platform. To ensure the precision of the proposed FE model, a series of experiments are well performed for the identification of the mechanical properties of 20CrMnTi alloy and the realistic friction conditions prevailing at the die-workpiece interface. By utilising this FE model, the workpiece geometry is optimised with the intention of achieving a better filling of gear shape and a lower forming load requirement, and then the distribution of different field-variables such as flow velocity and effective strain are thoroughly investigated. For verification purposes, the cold rotary forging experiments of 20CrMnTi alloy spur bevel gears are subsequently conducted. Good agreement between the experimental results and the simulation ones is highlighted by comparing the gear shape after cold rotary forging and the axial forging force, which validates employed model.     

曲轴轮毂中间齿精压成形工艺研究

目的为了解决某型号曲轴轮毂中间齿形充填困难的问题。方法对齿形精压过程进行了数值模拟,分析了不同摩擦因数、减压孔尺寸对金属流动分布、等效应变及成形载荷的影响,并进行了试验验证。结果摩擦因数影响变形金属轴向和径向的流动分布,减压孔尺寸影响分流面位置及金属的流动速度;根据模拟结果,生产出了合格的产品。结论摩擦因数过小,径向流动阻力减小,不利于金属轴向流动充填齿形,较大的摩擦因数有利于齿形充填,但是摩擦因数过大会导致成形载荷过大;随着减压孔直径增大,金属的分流面外移,对大直径处齿形充填不利。模拟结果对实际生产具有重要的指导意义。     

星形套冷态闭塞式精锻成形分析

目的提出星形套冷精锻成形工艺优化方案,提高模具使用寿命,对生产操作进行规范。方法分析零件结构,确定了合理的分模面;运用数值模拟方法,选取不同的冲头进给速度和冲头形状,对星形套冷精锻成形过程进行了模拟分析。结果获得了冷精锻成形过程中冲头进给速度和冲头形状对温度场、应力场、金属速度场、工作载荷和模具寿命的影响。结论通过分析冲头进给速度和冲头形状对星形套成形的影响,并对其进行控制和优化,得出了最优工艺参数区间,为实际生产提供了参考依据和理论指导。     

花型齿冷精密成形数值模拟及工艺分析

目的研究某曲轴减震皮带轮花型成形板料增厚的可行性及花型齿轮廓度差。方法运用有限元模拟软件,建立了曲轴减震皮带轮的有限元模型,选取了不同的装模方式、凸模分流孔和坯料减压孔,对曲轴减震皮带轮精压成形过程进行了数值模拟。结果模拟获得了不同装模方式、凸模分流孔大小和坯料减压孔大小对载荷和花型齿成形质量的影响,并对结果进行了总结。结论选择合适的装模方式、凸模分流孔和坯料减压孔,不仅可以较好地满足花型齿精度要求,而且还能有效地降低成形载荷和实现薄板局部增厚,实现降本增效的效果。     

汽车变速器结合齿温锻-冷整形复合精锻工艺及模具研究

目的解决汽车变速器结合齿整体成形过程中的难充满、尺寸精度差、脱模困难等问题。方法对结合齿精锻成形过程进行了数值模拟和工艺参数的优化,并对比模拟分析了结合齿齿高和齿厚方向的15组数据。结果得出了最佳的齿高和齿厚方向余量,分别为0.5 mm和0.1 mm;采用镶块剖分式模具结构和径向挤压成形技术来解决结合齿倒锥成形和脱模等问题,延长了模具寿命。结论采用温锻-冷整形复合精密锻造工艺,结合齿的表面质量好,产品精度高。     

同功重比修形斜齿和直齿面齿轮性能对比研究

为深入了解同功重比修形斜齿与直齿面齿轮的性能差异,选择更适合于高速重载工况下的面齿轮传动.基于啮合原理推导了修形斜齿与直齿面齿轮齿面方程,基于CATIA建立了修形斜齿与直齿面齿轮三维模型,采用有限元接触分析方法,以接触应力、弯曲应力和重合度为面齿轮传动性能指标展开研究.研究结果表明:修形斜齿面齿轮相比修形直齿面齿轮接触应力大幅降低,算例最大接触应力降低16.3%;修形斜齿面齿轮相比修形直齿面齿轮弯曲应力大幅降低,算例最大弯曲应力降低32.4%;修形斜齿面齿轮相比修形直齿面齿轮重合度大幅提高,算例重合度提高10.3%.所以同功重比情况下,修形斜齿面齿轮传动性能优于修形直齿面齿轮,前者更适合于高速重载工况下的轻量化设计.     

摆线液压马达内花键输出轴冷锻成形工艺与模具研究

目的 为了提高摆线液压马达内花键输出轴零件的加工效率及材料利用率、降低生产成本,提出一种冷精密成形的工艺与模具。方法 首先分析了摆线液压马达内花键输出轴的形状特点,初步制定了三工序冷挤压成形工艺:正挤细杆—反挤深孔—反挤花键孔,并通过数值模拟和实物实验对该成形工艺进行分析验证。在工艺实验中发现,采用线切割方法加工的第3序通体花键形状冲头,在与冲头套下端面交界处极易发生断裂。因此对花键冲头的结构和加工方法进行了调整,将冲头整体设计为圆柱台阶状,头部采用电火花加工方法加工一段花键形状,花键与圆柱部分采用锥角过渡。结果 实验结果显示,锻件成形工艺稳定,成形锻件精度较高,改进后的冲头寿命较高。结论 内花键输出轴成形工艺可行,改进的冲头结构降低了冲头产生应力集中的风险,提高了抵御偏载力的能力,成形工艺与模具满足了批量生产的考核。     

Fiber Reinforcement in Injection Molded Nylon 6/6 Spur Gears

Injection molded polymer composite gears are being used in many power and or motion transmission applications. In order to widen the utilization of reinforced polymers for precision motion transmission and noise less applications, the accuracy of molded gears should be increased. Since the injection molded gear accuracy is significantly influenced by the material shrinkage behaviour, there is a need to understand the influence of fiber orientation and gate location on part shrinkage behaviour and hence the gear accuracy. Unreinforced and 20% short glass fiber reinforced Nylon 6/6 spur gears were injection molded in the laboratory and computer aided simulations of gear manufacturing was also carried out. Results of the mold flow simulation of gear manufacturing were correlated with the actual fiber orientation and measured major geometrical parameters of the molded gears. Actual orientation of the fibers near the tooth profile, weld line region and injection points of molded gears were observed using optical microscope and correlated with predicted fiber orientation.