杯形薄壁梯形内齿轮旋压成形机理研究

杯形薄壁内齿轮的旋压成形是旋压技术在应用领域的又一拓展,与传统筒形件流动旋压不同的是,其成形的目的不是材料的整体减薄,而是材料的局部增厚,因而其变形机理十分复杂。论文采用数值模拟和工艺试验相结合的方式,从成形过程中材料的流动入手,对其变形机理进行了研究。研究结果表明：内齿轮轮齿的旋压成形过程,是“镦挤”复合变形;变形分布呈现出周期性,不均匀性和不对称性等特点;轮齿成形受工件转动方向影响,且易出现成形缺陷。     

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.     

薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明：采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压...     

纳米/超细晶筒形件强力旋压变形机理

为了系统研究强力旋压成形纳米/超细晶筒形件过程中纳米/超细晶的形成机理,以具有高层错能的体心立方金属20钢为研究对象,首先通过分析旋压样件变形区剖面和表面的扇形塑性流动场来定性和定量解析强力错距旋压过程中金属流动的机理,然后采用金相分析技术和TEM技术研究了F+P钢在受强力旋压而剧烈剪切变形时的晶粒形态.结果显示:与其他强烈塑性变形方法类似,强力旋压过程中随着工件壁厚减薄率的增加,材料内部等轴初晶逐渐沿轴向被拉长,形成具有一定取向的冷变形织构,在随后的580℃×1 h的退火过程中生成了大小约为600 nm的等轴细晶.     

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。     

倾斜类管件单道次缩径旋压的数值模拟

为了研究非轴对称旋压的成形机理,并为以后的参数优化及工艺设计提供依据,采用有限元分析MSC.MARC软件,基于三维弹塑性有限元理论建立有限元模型,对倾斜类管件的旋压成形过程进行了数值模拟.分析得出了单道次旋压成形时的金属流动特点及应力、应变分布规律,并预测了成形过程中可能出现的缺陷及其区域.模拟和工艺试验结果表明:倾斜使得旋压件的变形网格、应力场、应变场、壁厚分布都呈非轴对称分布,旋压件的三向主应力、应变在圆周方向大致呈正弦或余弦分布;成形时毛坯向0°域倾斜,该区域的起旋点附近具有较严重的壁厚减薄现象,是倾斜类管件旋压成形时较容易发生破裂缺陷的区域.     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理,并为实际工艺过程提供依据,文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型,使用有限元分析软件MARC,对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明,变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用;从已变形区到未变形区,轴向拉应变逐渐过渡为压应变,径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加,等效应力增加,径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁,最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好,为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

圆柱齿轮热精锻成形载荷影响因素分析

研究圆柱齿轮热精锻成形载荷计算方法,在圆柱体闭式镦粗计算公式中引入齿形影响因子,得到齿轮热精锻成形载荷经验公式. 有限元仿真模拟了模数分别为1,2,3,4 mm圆柱直齿轮的热精锻过程,利用仿真得到的成形载荷数据拟合求得了齿形影响因子的计算公式;在该经验公式的基础上分析了锻件齿根圆直径、内孔径、高度、齿轮模数以及坯料材料流动应力对齿轮精锻成形载荷的影响;齿轮热精锻实验和文献中齿轮锻造成形载荷数据共同验证了公式的准确性和适用范围;通过变形的齿轮热精锻成形载荷经验公式,求出不同压力机可锻压齿轮的尺寸范围.      

基于不同减薄量的纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压分析

采用反向滚珠旋压制造带有纵向内筋的薄壁筒形件.将刚塑性有限元与工艺实验相结合,被应用于分析在不同壁厚减薄量下带有纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形.有限元模拟结果和实验结果都表明内筋的高度随着壁厚减薄量的增加而增加,但在模拟结果与实验结果之间存在着大约10%的误差.有限元模拟的应变等值线图表明在筒壁变形区的径向应变和内筋变形区的切向应变有助于内筋的成形.轴向旋压力有限元预测结果表明较大的壁厚减薄量导致了轴向旋压力的增加,同时也导致了旋压件表面金属材料的非稳定流动.     

密封件三维非线性旋压加工数值模拟

根据实际工件的尺寸及成形情况建立了不锈钢密封件旋压时的数学模型,应用ANSYS软件对密封件旋压成形过程进行了模拟分析,分析了其变形机理以及成形过程中出现的缺陷和原因,指出等效应力和应变随壁厚的增加而增大,最大值最先出现在圆弧段内侧,容易产生裂纹等缺陷。     

铝合金带筋构件超声辅助旋压仿真研究

流动旋压工艺有利于实现带筋构件整体成形,但是所能成形的内筋高度受限.将超声辅助方法引入流动旋压工艺,可以提高内筋高度.开展了超声辅助单拉和压缩试验,建立了考虑声软化效应的2219-O铝合金硬化方程,并分析超声加载后的减摩擦效应,基于Abaqus软件平台建立了超声辅助铝合金带筋构件旋压仿真模型.仿真结果表明:超声振动辅助...     

基于数值模拟的螺旋锥齿轮滚轧成形工艺分析

为研究材料在螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的流动规律,采用有限元分析法对螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的坯料咬合、滚压分齿、连续滚轧成形及整形4个过程进行模拟分析。结果表明,滚轧成形过程中滚轧轮与目标齿轮需满足齿轮传动比运动关系;滚轧轮与坯料初始咬合量的大小对分齿过程有较大影响,最佳咬合量为1 mm左右;在滚轧过程中,材料沿滚轧轮表面流动,逐渐成形出目标齿轮;随着滚轧成形过程的进行,材料的变形加剧,所需成形载荷增大。     

变厚齿轮轮齿啮合综合刚度确定方法研究

通过将变厚齿轮轮齿简化为沿径向和轴向都为变截面的悬臂梁，推导出了轮齿啮合点变形的计算公式，首次解决了变厚齿轮轮齿啮合综合刚度的计算问题，并编制程序计算出了一对内啮合变厚齿轮轮齿的啮合综合刚度。     

镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形数值模拟

为了获得高性能、高质量的镍钛形状记忆合金薄壁管,尝试采用滚珠热旋压方法进行镍钛形状记忆合金管的成形．通过采用刚粘塑性有限元法对镍钛形状记忆合金管进行滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛形状记忆合金管坯在不同初始温度下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测．模拟结果表明,旋压件主变形区的温升可达100℃以上,故不宜选择太高的旋压初始温度;旋压成形时主变形区处于三向压应力状态,这将有利于提高材料的塑性,从而实现更大程度的塑性变形;主变形区的等效应力和等效应变数值均由外壁到内壁逐渐减小,说明旋压成形时管坯的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则;随着旋压温度的升高,各方向的旋压载荷均呈下降趋势,轴向载荷远远小于径向载荷和切向载荷．     

准双曲面齿轮副的加载模型实验

本文采用相似模型实验方法直观地揭示了准双曲面齿轮副的加载啮合机理,分别讨论了齿轮副支承系统变形和轮齿自身变形对啮合的影响规律。其结论是建立该类齿轮副承载啮合性能分析计算方法的基础。     

有限元分析法在齿轮强度分析中的应用

本文利用有限元软件ANSYS对矿井提升机的传动齿轮做了弯曲强度分析,校核了齿轮的弯曲强度,并由结果可以判断出齿轮在外载荷的作用下,其变形越接近齿顶,变形越大,齿顶部分变形最大,齿轮本体变形很小,整个轮齿的变形对传动的影响不大。轮齿的应力集中主要发生在齿根圆角处,齿轮啮合过程中此处最易折断。齿轮受载后发生表面和整体的变形,会影响齿间载荷分配和动态性能。     

汽车轮毂旋压成形过程的有限元数值模拟

文章利用弹塑性理论方法,建立了汽车轮毂旋压的合理力学模型;采用成形分析软件DEFORM-3D对轮毂旋压的整个成形过程进行有限元数值模拟,得到了各道次下的应力应变分布效果图及相应的曲线图;分析了变形区的应力、应变分布规律,为有效地进行工艺研究、优化工艺参数提供了方法和依据.     

多道次偏心旋压的工艺分析与试验研究

分析了偏心旋压与传统轴对称普通旋压的区别，利用ANSYS软件对偏心类管件的缩径旋压进行了三维有限元数值模拟，并解决了模拟中的动态边界及摩擦问题．通过模拟得到了变形瞬间接触区工件的应力场分布，工件的网格变化，变形终步毛坯的应力场、应变场分布以及轴向伸长量，并分析了偏心旋压中的一些常见现象及缺陷．模拟结果表明：偏心旋压不同于传统轴对称普通旋压，其成形参数的变化明显呈非轴对称分布；成形机理受旋压方式、偏心距、进给比、旋轮圆角半径、道次下压量以及毛坯壁厚等影响．试验结果表明，工艺参数对轴对称普通旋压的旋压力及成形质量有很大影响．文中最后基于试验结果就不同工艺参数对偏心旋压下旋压力及成形质量的影响进行了讨论、     

三边圆弧形横截面空心零件旋压成形应变网格实验

以三边圆弧形横截面空心零件为研究对象,进行了应变网格实验,获得了旋压件母线方向、周向和厚向的应变分布规律及等效应变分布规律.结果显示:旋压件侧壁和口部的应变状态为母线方向受拉、周向和厚向受压,以母线方向和厚向的应变为主,周向应变很小;侧壁和口部成形时坯料变形方式分别是剪切旋压和以剪切旋压为主、兼有拉深旋压的复合变形;旋...     

多道次非轴对称旋压成形轨迹参数化设计方法

提出了一种针对一般直边圆弧形截面零件的多道次非轴对称旋压旋轮运动轨迹生成方法.在小变形量普通旋压的平面应变模式的前提之下,运用体积不变原理,分析了一般多边圆弧形非轴对称旋压件的应变分布规律.通过合理的分配每个道次的变形量,生成每个道次的轨迹点集.使用心轴旋轮独立运动的非轴对称旋压成形装置,加工三直角边圆角形横截面旋压件,并对成形后零件的厚度分布、回弹情况进行测量,验证了这种道次生成方法的可行性,为数字化非轴对称旋压成形技术提供了一种新思路.