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。     

螺旋锥齿轮滚轧成形过程中的应力分析

采用有限元分析方法,模拟分析螺旋锥齿轮坯料咬合、滚压分齿、连续滚轧成形及滚轧整形4个过程中滚轧轮的应力分布。研究结果表明:在坯料咬合和分齿阶段,滚轧轮应力主要分布于齿顶位置;在连续滚轧成形阶段,滚轧轮应力由齿顶的位置逐渐扩展到齿根,并随着滚轧过程的进行逐渐增大;在整形阶段,滚轧轮与坯料的接触面积最大,滚轧轮应力主要集中在与坯料接触的两个齿,在齿顶处的接触应力较齿根处大。     

渐开线花键冷滚轧模具的设计与计算

根据渐开线花键冷滚轧模具设计规范，推导了渐开线花键冷滚轧模具齿形坐标方程，为实现渐开线花键模具CAD提供了依据。     

花键轴增量式滚轧成形工艺的分流方式及温度效应研究

为了降低花键轴增量式滚轧成形工艺中工件初始直径对滚轧载荷和齿形填充质量的负面影响,根据分流锻造思想提出了一种齿顶分流方式,分析了温度效应对滚轧载荷和齿形填充质量的影响,并通过DEFORM-3D有限元软件对该分流方式进行了数值分析验证.研究结果表明:在校正滚轧阶段,齿顶分流方式的应用使得花键轴增量式滚轧成形工艺中滚轧载荷最大值平均下降了约60％,并降低了工件初始直径对花键轴齿形填充质量和齿距累计误差的影响.工件材料在400、800、1 000℃(相对室温20℃)时,温度效应使得最大滚轧载荷分别平均下降了约20％、67％、80％,并且明显提高了齿形处工件材料的填充质量.     

花键轴冷滚压成形的分齿条件

自由分度式花键冷滚压成形工艺,不具备分度装置,成形过程的分齿阶段对整个滚压过程的成败至关重要.为保证冷滚压加工的正确分齿,必须对影响冷滚压成形分齿阶段的花键参数和滚压模具几何参数给出限定条件.按照滚压成形前后工件(花键)体积不变的原则给出毛坯直径的计算公式;根据分齿阶段花键毛坯与滚压轮作等线速纯滚动的运动特征,推导保证正确分齿要求的滚压轮齿顶圆直径公式;根据滚压时的受力分析,给出旋转条件及滚压轮的齿数条件;分析主轴转速及径向速度对分齿时齿距累积误差的影响.对所得结论进行实验验证,按照理论计算的结构参数及工艺参数,可以滚压出4级精度的渐开线外花键轴.     

外花键冷滚压精密成形滚压接触面积的计算与仿真分析

通过外花键冷滚压精密成形的变形过程分析及适当假设，建立外花键冷滚精密成形滚压接触面积的数学模型。根据数学模型，求解接触面边界，对接触面积进行理论计算。并借助数值分析软件MATLAB，对接触面积的影响因子进行数值计算与仿真分析。     

圆柱体镦挤复合变形规律研究

针对镦挤复合成形过程中坯料在挤出时普遍存在的挤出高度不足的问题,利用Deform有限元软件模拟圆柱体自由端无约束时的镦挤复合成形过程,对镦挤成形过程的力学参数和变形规律进行分析;分别从理论和模拟两方面入手,研究正挤压和反挤压两种模式下的镦挤复合成形规律,模拟不同材料、不同挤出通道时的变形规律,绘制凸模行程与挤出高度曲线.研究结果表明：镦挤复合成形过程中的正挤压和反挤压具有一致的变形规律,当挤出通道直径为20~25 mm、摩擦因数为0.2~0.4时,适当地增大挤出通道直径和摩擦因数,均有利于提高坯料的挤出高度,当摩擦因数为0.35、挤出通道直径为25 mm时,坯料挤出高度最大.     

基于ANSYS渐开线花键冷搓成形的数值模拟

依据大变形弹塑性有限元理论和接触理论,借助软件ANSYS,对渐开线花键冷搓成形过程进行了数值模拟,并对成形结果进行了分析研究,得出其变形及应力分布的规律,定量地计算出成形后工件的具体形状,得出齿形轮廓上不同节点具体回弹量.模拟结果可以代替反复的实物试验,为生产实际提供可贵的参考.有助于花键冷搓成形理论、花键搓齿板的设计与相关工艺进一步完善与发展.     

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.      

不连续变形对金属塑性影响的模拟与分析

选取最优的应变速率,利用弹塑性有限元分析软件MSC MARC/AutoForge对成形过程进行数值模拟.通过模拟,分析不同摩擦系数、工况温度、材料、锻造次数以及3次不连续变形的不同下压量等重要参数对锻压过程的影响,研究工件的总等效塑性应变、所受最大成形力以及直径的增加程度.探讨了影响圆柱坯料成形和精度的主要因素,得出了对锻造成形工艺以及模具设计起重要指导作用的合理锻造工序.