空心圆柱齿轮热精锻生产工艺及实验研究

齿轮制造是一个连续化生产过程,精密锻造生产齿轮既要保证生产连续、高效,又要保证模具的可靠.文中针对空心圆柱齿轮,提出了带心轴、无心轴-空心坯和无心轴-实心坯3种精密锻造模具方案,预测了3种方案精锻齿轮的成形载荷,通过有限元仿真分析了3种方案的齿轮成形过程、金属流动规律、模具受力状况和成形载荷,并设计了相应的生产工艺流程,比较了3种精密锻造方案和传统切削齿形加工的生产效率和材料利用率.通过齿轮热精锻实验验证了有限元仿真和载荷计算的准确性,确定无心轴-实心坯为行星齿轮热精锻生产的最佳工艺方案.     

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.      

油泵齿轮轴精锻成形工艺研究及缺陷分析

针对油泵齿轮轴特殊形状设计了齿轮轴精锻模具.通过有限元仿真和精锻实验研究了齿轮轴成形过程和金属流动规律.分析了对油泵齿轮轴精锻工艺中产生齿形角隅填充不满缺陷的原因:角隅填充是成形终了时成形载荷陡增的主要原因之一,由于齿轮轴精锻模具结构的特殊性,其强度无法满足齿形角隅填充所需高成形载荷的需要.基于角隅填充状况,提出了齿形端面斜面分流和环形槽分流,并对传统精锻工艺和两种分流锻造工艺进行了有限元仿真.分析结果表明两种分流方法均能有效减小齿形角隅填充时金属流动阻力,保证齿形良好填充,降低成形载荷,并且斜面分流优于环形槽分流.锻造实验验证了有限元仿真的准确性.     

利用局部加载法冷精锻圆柱直齿轮

冷精锻圆柱直齿轮具有齿腔充填困难、成形力大及模具寿命低等技术难题.对此,提出了传统封闭式冷锻-局部加载终锻二步锻造工艺.利用数值模拟方法分析了局部加载终锻的变形过程、等效应变和成形载荷,并与封闭式冷锻成形圆柱直齿轮进行了对比,结果表明:利用局部锻造工艺作为终锻,不但齿腔充填良好,而且能极大地降低成形力和单位压强;局部加载成形的齿轮齿形部分变形大、组织好.＃     

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。     

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.     

直齿圆柱齿轮精锻模具设计及有限元分析

针对某直齿圆柱齿轮,进行了带浮动式凹模的精密锻造模具的设计.并结合此浮动式模具结构,利用刚塑性理论方法建立了该直齿圆柱齿轮精锻的合理有限元模型,采用DEFORM-3D软件对整个成形过程进行有限元数值模拟.得到了变形区的速度场分布、坯料的damage分布等,分析了其分布规律.由此验证了带浮动式凹模的精锻模具结构的合理性,为有效地进行工艺研究、优化工艺参数提供了方法和依据.     

圆柱直齿轮冷锻成形工艺研究

本文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,采用轴分流和浮动凹模耦合工艺成形。利用有限元软件DEFORM-3D对该工艺进行数值模拟。对工艺成形过程中等效应力,等效应变、速度场、成形载荷等规律进行了分析。结果表明：该成形工艺可以有效的成形出齿形良好的齿轮,为此类齿轮冷锻工艺的应用与生产实践提供了理论依据。     

从动螺旋伞齿轮精密锻造数值仿真

对从动螺旋伞齿轮的精密锻造过程进行三维刚塑性有限元模拟，获得了齿形充填饱满的模拟齿轮锻件及其变形过程，阐述了螺旋伞齿轮精密锻造成形阶段分类和齿形充填模式．铅试件实验从齿轮外形和成形力两方面验证有限元模拟的正确性．根据相似理论，预测出从动螺旋伞齿轮冷精锻成形力50州左右，解释了大截面的螺旋伞齿轮难以冷精锻的原因，提出了从动螺旋伞齿轮精密塑性成形的工艺方案．     

圆柱直齿轮冷闭式锻造有限元模拟

本文针对圆柱直齿轮切削加工,存在生产效率低,能耗大等问题,提出冷闭式锻造工艺。利用三维有限元仿真软件,模拟其成形过程。通过提取等效应力、等效应变和行程载荷曲线,分析了金属流动规律,为圆柱直齿轮的实际生产提供参考。     

直齿内齿轮精锻成形新工艺的三维数值模拟

为改善直齿内齿轮零件采用常规闭式镦挤成形时载荷大、型腔充满困难、模具磨损严重等情况，本文在分流锻造法的基础上，采用二次分流的方法，提出了直齿内齿轮的两段成形的精密锻造成形新工艺，即缩挤和镦挤相结合的成形工艺。并用有限元软件对直齿内齿轮的两段成形工艺进行数值模拟，分析、验证了该工艺的可行性。     

圆柱直齿轮孔分流成形分析

利用三维有限元数值模拟软件Deform-3D对圆柱直齿轮孔分流成形过程进行仿真,通过对材料变形应力场、应变场、行程载荷曲线等规律分析,确定该成形工艺能在保证成形质量的前提下,有效降低成形载荷,为实际生产提供理论参考。     

载重汽车用直齿轮冷挤压工艺参数多目标优化

针对大模数直齿轮冷挤压成形后端面加工余量大、齿顶塌角大和成形载荷大的问题,以齿顶圆角、入模角、劈分厚度、定径带长度为优化变量,应用响应面法和有限元数值模拟对齿轮冷挤压成形工艺参数进行多目标优化。以减小齿轮端面加工余量、提高齿顶充填性和降低成形载荷为目标,分别建立3个目标函数的二阶响应面模型,通过在可行变量空间内寻优,将优化后的最优工艺参数进行验证。研究结果表明:得到的模型预测精度高,能较好地描述3个目标函数关于设计变量的响应。大模数直齿轮冷挤压成形最优工艺参数为:齿顶圆角1.6 mm、入模角40°、劈分厚度2 mm、定径带长度15 mm。采用最优工艺参数加工的试样的端面加工余量降至1.91 mm,齿顶塌角量降至0.29 mm,成形载荷降低18.2%。工艺实验证明采用多目标优化得到的工艺参数可以获得合格的产品。     

直齿锥齿轮温锻成形的温度场有限元分析

以Pro/E为工具,以齿轮温锻成形工艺为对象,建立了直齿锥齿轮温锻成形过程中的三维塑性有限元模型.在对温度场复杂边界条件做合理简化的基础上,通过合理设计单元类型,运用Deform-3D有限元软件分析了齿轮在温锻过程中的温度分布情况,得到了反映温度场变化的温度分布图.其结果对提高直齿锥齿轮的温锻成形精度和模具寿命具有一定的指导意义.图6,参10.     

半轴齿轮温精锻成形工艺的研究

运用有限元模拟软件对半轴齿轮的温精锻成形过程进行了数值模拟分析,找出了影响齿形成形的关键因素。设计出了一套合理的温精锻工艺和基于800 t双动液压机的模具。研究表明,恰当的模具结构及形状尺寸,合理的连皮厚度和位置可以有效地改善齿轮的填充情况,确保齿形的完全充满。     

圆柱齿轮冷精锻数值模拟及其轮齿修形规律

建立了黑色金属直齿圆柱齿轮冷精锻的有限元模型.采用有限元数值模拟和试验研究相结合的方法对直齿圆柱齿轮冷精锻过程中轮齿尺寸的变化进行了研究,获得影响冷精锻轮齿精度的2个主要因素是:冷锻时模具弹性膨胀和齿轮出模后的弹性回复,其中模具弹性膨胀是影响齿形精度的最主要因素.在冷精锻时,模具齿形变化可视为径向膨胀,越靠近齿顶变形量越小,根据数值模拟轮齿修形结果,分别绘制出了冷精锻时模具膨胀和工件弹性回复后的齿形曲线.采用实际制造出的冷精锻模具,对45#钢进行了成批量的冷精锻,锻出的齿轮精度等级达到了GB/T10095 1-2001/7级,其试验结果与数值模拟吻合较好.     

圆柱直齿轮精密塑性成形数值模拟研究

利用三维造型软件Unigraphics NX对圆柱直齿轮进行参数化建模,采用分流孔分流和浮动凹模耦合工艺成形,使用有限元数值模拟软件Deform-3D对冷锻成形过程进行三维刚塑性有限元数值模拟,确定最佳匹配的工艺参数组合.以此优化成形工艺,为成形研究提供了参考.     

分流挤压直齿轮成形工艺研究

分析了直齿轮在冷挤压精密成形过程中成形压力过大的特点,采用分流挤压二次成形工艺以降低成形力。运用UG建立直齿轮挤压几何模型,Qform2D/3D锻造模拟软件对齿轮冷挤压分流成形工艺进行模拟分析。通过模拟分析结果,确定了合理的成形方案,实践证明该工艺能有效地降低成形压力,保证轮齿填充饱满,提高模具寿命。     

节套体多向精锻工艺的模拟分析及实验研究

在详细分析节套体零件结构特点的基础上,设计出结构合理的锻件,制定了节套体多向精锻工艺方案,根据分流锻造技术的原理设计了分流腔,以降低其成形力;采用有限元模拟软件Deform 3D对节套体锻件成形过程进行了模拟分析,得到了锻件的成形规律,并验证了分流腔的作用;使用室温下的Pb代替高温下的30CrNi3A合金结构钢进行了工艺实验,得到合格的锻件试样,从而验证了节套体多向精锻工艺的可行性和正确性.     

汽车转向节锻造成形工艺的有限元分析

文章提出了卡车转向节卧式-火锻造成形新工艺,基于刚粘塑性有限元理论,对转向节的一火锻造成形的各个工序建立了三维热力耦合有限元模型;利用大型有限元分析软件对各成形过程进行数值模拟,优化得出制坯的合理毛坯形状和尺寸、预锻及终锻金属流动过程、应变分布和载荷-行程曲线分布;数值模拟结果与实验结果吻合,数值模拟为工艺制定和模具设计提供了可靠的理论依据.