基于响应面法的直齿轮冷挤压工艺多目标优化

针对某型大模数行星直齿轮在精锻成形工艺中成形载荷大、齿形塌角大及弹性回复影响齿形精度等问题,提出一种新型约束分流正冷挤压工艺.以降低成形载荷、减小轴向塌角长度及取得弹性回复量较小的齿轮为优化目标,以凹模入模角、毛坯直径系数、摩擦系数和模具挤压速度为优化变量,借助正交实验设计与Design-Expert V8软件进行响应面拟合建模分析,得到成形载荷及塌角长度的二阶响应面模型和弹性回复的线性模型,同时借助该软件进行多目标优化,得到最佳工艺参数组合,即入模角为67°,直径系数为1.15,摩擦系数为0.06,模具下压速度为52mm/s.有限元模拟和生产实践结果表明:优化后的工艺参数组合能生产得到弹性回复较小、表面质量好的行星直齿轮冷挤压件,并能有效减小塌角、降低成形载荷.     

圆柱直齿轮的温挤压数值模拟及凹模改良

对圆柱直齿轮在不同凹模结构下的温挤压成形进行数值模拟，可以方便地对凹模结构进行改良。结果表明，当凹模入模角为180^。,其内径等于齿顶圆直径且在齿根圆处不倒角时成形效果良好，适合直齿轮的温挤压精密成形，且模具结构最优。     

汽车前纵梁高强激光拼焊板成形工艺多目标优化

针对前纵梁高强激光拼焊板成形过程中出现的破裂和回弹变形量大的缺陷,对其成形过程建立了基于整件评估的破裂和回弹目标函数.以压边力、拉延筋阻力系数和凹模口圆角半径为优化变量,通过中心复合实验设计和模拟仿真,构建了反映优化目标和优化变量间关系的回归模型,并采用基于遗传算法的多目标优化技术对工艺参数进行自适应寻优,得到一组综合最优解.经有限元模拟验证和生产实践,结果表明:拉裂情况消除,回弹情况显著减小.     

直齿内齿轮冷精锻成形工艺研究

文章系统研究了直齿内齿轮冷精锻成形工艺,并在原有工艺的基础上提出了改进后的新工艺,分析了内齿轮在冷精锻过程中金属的流动规律,得到了保证轮齿充满模具型腔的合理坯料尺寸;运用数值模拟方法,研究了冲头入口角、摩擦条件和模具关键过渡圆角的改变对内齿轮成形过程中工作载荷、有效齿长、模具寿命、金属流动和等效应变的影响,为生产实践提供理论依据和技术指导。     

大模数冷挤压直齿轮冷整形方式的选择

为提高大模数冷挤压直齿轮冷整形后的精度,以冷挤压齿轮实测尺寸为基础,建立基于误差模型的直齿轮冷整形过程的弹塑性有限元仿真模型,通过数值模拟得到不同冷整形方式下齿轮应力应变分布及齿形凹模的受力情况,并得出不同冷整形方式对精整后齿轮精度的影响规律。针对模拟结果进行冷整形工艺实验,并对整形前后齿轮的检测数据进行配对t检验。研究结果表明:采用只整形齿面的方式可以显著提高冷挤压齿轮的精度,齿轮齿形精度由9级提高至7级,齿向精度由10级提高至8级,工艺实验结果与模拟结果较一致。     

冷整形对大模数直齿轮精度的影响

为提高大模数圆柱直齿轮冷整形后的精度,以实测齿轮预锻件形状尺寸为基础,建立基于误差模型的直齿轮冷整形过程的弹塑性有限元仿真模型,通过数值模拟得到精整量δ和精整凹模定径带长度L对齿轮齿廓总偏差和螺旋线总偏差的影响规律。对直齿轮冷整形工艺进行实际验证,并对整形后齿轮的检测数据进行方差分析。研究结果表明:精整量对齿轮精度影响显著;当精整量为0.15~0.20 mm时,通过冷整形可以获得齿形精度为8级、齿向精度为7~8级的齿轮;工艺实验得到的齿轮偏差与模拟结果变化趋势一致。     

扁袋笼顶盖冲压模设计与成形分析

在扁袋笼顶盖零件工艺分析的基础上,得出其优化工艺为落料-浅拉深(小于内壁高)-冲孔-内翻边,重点介绍落料拉深复合模的设计和三维建模.为了保证扁袋笼顶盖拉深成功,采用Dynaform软件模拟了扁袋笼顶盖的成形过程,对凸模圆角、凹模圆角和压边力工艺参数进行优化,并得到了其成形极限和减薄量图.结果显示,当凸模圆角5 mm、凹模圆角6.5 mm、压边力为50 kN时成形效果较好,无明显缺陷.     

圆柱斜齿轮闭式温锻数值模拟

采用闭式温锻成形工艺方案成形圆柱斜齿轮,相对于传统切削工艺,可以降低能耗提高工效.依据圆柱斜齿轮几何结构,设计出合理模具工装;将凹模设计成轴承式凹模,当锻件顶出时,凹模自动沿轴向自转,锻件被旋出凹模;采用三维刚粘塑性有限元法对其成形进行数值模拟分析,得到成形过程中的等效应力、应变分布图以及载荷-行程曲线图;模拟结果表明,坯料向齿腔充填时,齿根处等效应力、等效应变值较大;最后充填阶段,齿顶处等效应力、等效应变值较大,载荷也出现陡增现象.     

H62黄铜微齿轮热挤压模具的设计

采用拼接法设计了模数m=0.125 mm、压力角α=20°、齿数z=6、齿顶圆直径d=1 mm的H62黄铜微齿轮热挤压模具。优化了关键模具结构,用碳化钨硬质合金做挤压针、4Cr5MoS iV1做其他模具材料,采用尺寸为3 mm×3 mm的H62黄铜坯料,在G leeb le-1500D热模拟实验机上实现了650℃正向热挤压,挤出了成形状况良好的微齿轮。     

渐开线直齿圆柱齿轮参数的测量与计算

本文阐述了渐开线直齿圆柱齿轮齿顶圆直径的测量与齿轮模数、变位系数、压力角等参数的确定方法和步骤.     

基于响应面法的7050铝合金筋板类锻件热模锻成形工艺优化

针对某铝合金航空锻件热锻成形中出现的充填不满、流线穿流、变形不均匀等缺陷问题,以x_1(坯料高宽比)、x_2(坯料温度)、x_3(成形速度)、x_4(摩擦因数)为优化变量,采用响应面法结合有限元数值模拟对锻件成形多目标工艺参数优化进行研究。根据试验设计结果分别建立3个目标函数的二阶分析模型,得到的回归模型预测精度较高,能较好地描述3个目标函数关于设计变量的响应。通过分析建立的响应面3D和2D优化图,采用MATLAB软件对试验参数进行进一步的优化。研究结果表明:锻件成形最优工艺参数如下:x_1为1.3、x_2为450℃、x_3为6 mm/s、x_4为0.3。将优化后的最优工艺参数应用到后续的实际生产验证,锻件成形缺陷得到有效消除,证明该优化方法有效。     

基于破裂失效准则的变压边力理论及其工程应用

基于变压边力成形是提高铝合金、高强度钢板等难成形材料成形性能的有效方式之一,构建了圆杯件最优压边力理论模型.将冲压过程中的拉伸载荷表达为工艺参数和材料参数的方程,应用与拉伸载荷有关的破裂准则求解出压边力,从而得出随不同行程变化的最优压边力曲线.模型考虑了材料各向异性、不同冲压深度下板料在凹模圆角处的弯曲角,确保预测的准确性.最后,采用多点液压变压边力压机对得出的最优压边力曲线进行验证.结果表明,该最优压边力曲线可有效提高铝合金的冲压深度.     

微型直齿沟槽铜管充液旋压-多级拉拔复合成形

采用高速充液旋压-多级拉拔复合成形方法加工出了直径在6mm以下的、质量稳定的微型直齿沟槽铜管.在分析其加工成形机理的基础上,研究了加工参数对沟槽铜管质量的影响.结果表明:微型直齿沟槽铜管成形过程中,过大的拉拔级次压缩率会导致微型直齿沟槽铜管的轴向沟槽产生断裂或折叠,过大的圆度误差会导致微型直齿沟槽铜管表面产生皱折和凹陷;而拉拔模具入口锥角采用16°、定径区长度取4mm、出口锥角取30°、润滑条件良好及残余应力较小时,拉拔沟槽铜管表面质量更高.通过控制拉拔工艺参数和圆度误差,可获得直径在6mm以下的、质量稳定的微型直齿沟槽铜管,且内部沟槽趋于封闭,呈燕尾槽特征,有利于提高微型直齿沟槽铜管的毛细力.     

面齿轮轮齿刚度的计算方法及其影响因素分析

面齿轮轮齿刚度是面齿轮传动啮合刚度的基本组成,其计算方法的解决可为面齿轮啮合刚度以及后续动力学分析奠定必要的理论基础。基于Buckingham的观点,将面齿轮齿形看作是由沿齿长方向一系列变压力角的齿条组成,得到沿轴向和径向都为变截面的面齿轮简化齿形,获得了面齿轮轮齿啮合变形的计算公式,求解出了面齿轮轮齿刚度;并通过与有限元法进行对比分析,验证了面齿轮轮齿刚度计算方法的可行性;分析了面齿轮模数、压力角以及齿宽对其轮齿刚度的影响。结果表明：面齿轮模数越大,其轮齿刚度沿齿根到齿顶的变化率越小;面齿轮压力角越大,其轮齿刚度越大,但沿齿根到齿顶的变化率基本不变;面齿轮齿宽越大,其轮齿刚度越大,且沿齿根到齿顶的变化率较之压力角的影响大。     

飞行汽车变速器齿轮传动可靠性优化设计

飞行汽车作为面向未来空中交通的新型交通工具,齿轮传动可靠性将成为其发展的关键因素。为提高飞行汽车传动系统疲劳可靠性,以某倾转翼飞行汽车试验偏置复合轮变速器作为研究对象,根据飞行任务剖面图编制齿轮传动输入载荷谱。结合应力强度干涉理论分析各级传动与齿轮系统的疲劳可靠性。将可靠度作为优化目标,以齿数、模数、齿宽、压力角及变位系数为优化变量,考虑基本结构、强度和质量约束条件,运用遗传算法获得高可靠轻量化的结构参数。研究表明,优化后的齿轮传动可靠度提高3.83%,质量减轻2.4%,为飞行汽车传动系统开发提供支撑。     

工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响

针对7075铝合金微齿轮挤压过程中出现的微尺度效应问题,将退火后的7075铝合金进行等温微压缩试验,获得材料的真实应力应变曲线,导入DEFORM软件,并模拟微挤压成形过程。定义挤出端凸度来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小,则成形性越好。设计正交试验,研究入模角、坯料直径、挤压温度、挤压速度和摩擦因数等对微齿轮热挤压成形过程中最大成形载荷和成形性能的影响规律。分析结果表明：坯料直径对最大成形载荷和挤出端凸度的影响均最大;挤压速度对成形载荷的影响较大,挤压温度的影响次之;挤压温度对挤出端凸度的影响较大,挤压速度的影响次之;入模角和摩擦因数对成形载荷和挤出端凸度影响均较小。通过优化工艺参数模拟挤压得到质量良好的微齿轮。     

载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的优化设计

为提高载重汽车用直齿轮冷挤压组合凹模的使用寿命,以组合凹模的齿形腔等效内径、直径比和过盈系数为设计变量,以降低模芯内壁等效应力为优化目标,建立组合凹模结构参数与等效应力的Kriging模型。应用Kriging模型结合粒子群算法,在可行变量空间内寻优,得到组合凹模最佳结构尺寸为:模芯外径D_2=107.485 mm,中圈外径D_3=187.215 mm,外圈外径D_4=274.839 mm,模芯与中圈的单边径向过盈量U_1=0.134 mm,中圈与外圈的单边径向过盈量U_2=0.253 mm,采用优化后的组合凹模进行数值模拟。研究结果表明:在模芯消气带齿槽处等效应力最大,其值为1 870 MPa。优化方法为齿类零件冷挤压成形组合凹模设计提供了定量的确定方法。     

基于响应面法的汽车离合器盘毂温锻-冷精整工艺多目标优化

将温锻-冷精整工艺引入汽车某型离合器盘毂的生产中,结合响应面法(RSM)与弹塑性有限元模拟(FEM)对盘毂冷精整工艺参数的多目标优化问题进行研究。以减小终挤压件轴向翘曲角、减小齿面径向回弹量和降低终挤压件最大损伤值为优化目标,并以精整凸模速度、精整凹模半锥角、温锻件与精整凹模间摩擦因数、精整量以及温锻件法兰厚度为优化变量,采用正交试验设计与Design-Expert V8软件进行RSM拟合建模分析,得到终挤压件的齿面径向回弹量与最大损伤值的二阶响应面模型和终挤压件轴向翘曲角的线性响应面模型,并通过FEM验证模型的准确性,其误差绝对值小于6.3%,可用于后续优化。生产实践表明多目标优化后的温锻-冷精整工艺能够生产出表面质量好、尺寸精确的优良盘毂零件。     

铝合金板材两点对称式渐进成形破裂缺陷的预测及参数优化

为了对金属板材破裂过程进行预测,以1060铝合金板材为研究对象,在两点对称式渐进成形的基础上,利用Design-Expert设计了CCD曲面响应方案,以工具头直径、进给量、进给速度、成形角、板厚为影响因子,韧性值为响应因子,通过方差分析建立了破裂预测模型,得到最优工艺参数,并通过有限元模拟和物理成形实验验证预测最优工艺参数.结果表明:破裂预测模型可靠,最优工艺参数为工具头直径15.15,mm、进给量2.99,mm/r、进给速度1,805.42,mm/min、板厚2.5,mm、成形角46°.     

旋轮型面对矩形内齿旋压成形影响的数值模拟

为了优化旋压工装设备,并为旋轮工作型面的选择和成形工艺参数的设计提供依据,基于对筒形件常用旋轮型面的分析,结合杯形薄壁矩形内齿旋压的特点,采用有限元软件MSC.Marc,建立了齿轮旋压三维弹塑性有限元模型,对不同旋轮工作型面进行了数值模拟,分析了不同旋轮工作型面对杯形薄壁内齿轮轮齿成形的影响规律.结果表明:当采用台阶形旋轮时,减小工作型面的成形角和增大圆角半径有利于轮齿的成形;当工作型面为圆形型面时,轮齿的成形质量最好.