风电重载齿轮坯组件制造工艺的优化设计路径研究

随着我国风电机组功率的不断提升和布局环境的日益复杂化,人们对重载齿轮坯组件的性能与质量提出了更严格的要求。通过对齿轮坯生产的原料准备、产品制造和成品检测3个阶段的精细化设计和实施,可显著降低齿轮坯中的有害元素含量,使得产品强度、寿命、纯净度等指标均优于标准要求,从而为风电重载齿轮坯组件的国产化提供技术支撑。

挡位齿轮坯闭式精锻缺陷有限元分析与工艺优化

采用刚塑性有限元法,对挡位齿轮坯闭式精锻成形缺陷进行仿真预测分析。通过对模具局部型腔在不同的拔模斜度和圆角半径条件下成形过程的正交对比模拟,跟踪描述了各种缺陷的形成过程,分析了缺陷的成因,定量给出了不产生折叠、刮料、充不满等缺陷的极限结构工艺参数范围图;针对齿轮类锻件实际生产中筋部位置度精度较低以及成形载荷过高的问题,基于分流原理设计了分流精锻成形工艺方案,通过模拟分析金属的流动规律,位置度精度控制在0.08 mm以内,成形载荷也降低了20%～40%,经过生产试制分析,其试验结果与数值模拟吻合较好。

带肋板齿轮坯闭式热精锻成形工艺的数值模拟改进

针对某带肋板齿轮坯在原闭式热精锻成形工艺方案下充填不饱满的问题,借助Deform-3D软件模拟锻造成形过程中的金属流动情况,得出成形锻件在原工艺方案下不能充满的原因,在此基础上进行了工艺改进,并进行了试验验证。结果表明:原工艺因变形量过大,打击能量消耗过快,导致成形后期打击力不足,金属不能充满模具型腔;提出了增加预锻工序的改进闭式热精锻成形工艺,数值模拟结果显示改进工艺下的锻件充填饱满,未见锻造缺陷;试验结果与数值模拟结果吻合度较高。

某齿轮坯精锻金属流动规律分析及工艺优化

提出了将终锻成形筋条的金属流动方式由径向流动为主转变为以轴向敦挤为主的方式。应用刚塑性有限元法对齿轮坯成形过程进行模拟,发现径向筋条充填不饱满是因为不合理的充填顺序。通过改变模具的结构,可有效改变筋条成形时金属的流动状态,以得到合理的充填顺序。模拟结果表明,筋条成形饱满。生产实践表明,锻件与模拟结果一致,其力学性能和尺寸精度等也符合要求。另外,材料利用率从48%提高到67.9%。

精锻齿轮坯缺陷分析及工艺改进

分析了高速镦锻机生产的齿轮坯的折叠缺陷。利用DEFORM-3D软件对原始热锻工艺进行了数值模拟,分析了镦粗、预锻的折叠角、温度和等效应变。结果表明:折叠缺陷是坯料高径比太大、锻压速度过低引起的。通过改进工艺参数,模拟和实验均获得了无缺陷齿轮坯。

档位齿轮坯精锻成形工艺的数值模拟和试验研究

针对目前开式锻造档位齿轮坯工艺中耗能大,材料利用率低的问题,提出了一套新的闭式精锻成形工艺方案。利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D分析了始锻温度、摩擦因子、压机速度对最大的成形载荷及成形质量的影响。并用优化的工艺参数进行生产试制,其结果与数值模拟吻合较好。

齿轮坯模锻成形表面缺陷分析

采用刚塑性有限元方法，从变形体与模具型腔表面的动态识别出发，提出了处理变形体与模具型腔表面接触和脱离的算法．并将此算法用于成形过程的表面缺陷预测．通过对不同坯料高径比和不同摩擦条件下齿轮坯模锻成形过程的对比模拟，跟踪描述了其各种表面缺陷的形成过程，分析了缺陷形成的原因．定量地给出了不产生类似表面缺陷的极限工艺范围．该极限工艺范围将对合理制订金属塑性成形工艺提供重要的理论依据．

某齿轮坯精锻分流成形的新型模具设计

利用数值模拟软件DEFORM-3D分析了模具结构对金属的流动方向、流动速度、等效应力及对模具载荷的影响,利用分流法提出了一套新型的模具结构,即阶梯式分流上模和带有筋部凹槽的下模,极大地改善了齿轮坯筋部的填充情况。通过生产实践,验证了数值模拟的可靠性。

基于SGPLVM的齿轮坯预锻件多目标优化设计

在锻造齿轮坯的生产过程中,齿轮坯预锻件的设计质量优劣将会直接影响到终锻时金属的流动、锻模型腔的充满、锻件的质量和模具的寿命等方面。首先建立了预锻件外形尺寸和终锻时最大成形力、终锻时最大模具应力三者之间的极限学习机(ELM)网络模型,然后利用监督高斯过程隐变量模型(SGPLVM)算法,将输入变量降维成低维空间中对应的隐变量,通过隐变量和输出变量之间的关系,利用GA遗传算法多目标优化去计算最佳的预锻件的尺寸。结果表明:当终锻最大成形力和终锻最大模具应力均最小时,预锻件尺寸最优。

从动齿轮坯辗扩工艺优化

采用开式辗扩方式进行从动齿轮坯辗扩,经过数值模拟和实验验证得到了飞边小且充填饱满的齿轮坯。模拟和实验结果表明,上下校形模角均为45°时毛坯无飞边或者有很少的飞边,并且能够很好地满足后续整形工艺要求,为类似毛坯的设计提供了参考。

基于有限元的齿轮坯锻造模拟及工序改进

通过分析齿轮生产存在的缺陷,提出了增加镦粗工序的解决方法。利用有限元软件DEFORM-3D对齿轮坯的整个成形过程进行了模拟,并分析了成形过程中坯料的网格、模具载荷、模具应力的变化及分布。结果表明:增加镦粗工序后,锻件比原来工艺充型更良好,网格没有发生畸变,载荷、应力分布良好。这为以后的生产试制奠定了良好的理论基础。

摩托车带爪齿轮坯无屑化工艺设计分析

对摩托车带爪齿轮坯精密锻压成形工艺进行了介绍。通过改变传统的机械加工方式,提出了采用精密锻压成形工艺加工摩托车齿轮坯的双面爪部。介绍了变形程度的计算,给出了毛坯尺寸及其计算公式。这能为类似产品设计提供依据。

直齿齿轮坯的闭式精密模锻

本文叙述直齿齿轮坯闭式精密模锻工艺的主要技术特点、工艺参数、设备选择以及模具设计等问题,并对其金属流动情况进行了实验分析,经生产考核证明,采用本工艺锻造的齿轮坯尺寸精度高,表面质量好,生产稳定。

某齿轮坯精锻模具的优化与数值模拟分析

运用有限元和分流原理对某齿轮坯的预锻和终锻的模具进行了优化。主要优化了上模的凸环和下模的凸台,并对结果进行了对比分析。结果表明,优化后改变了金属原来的填充顺序,降低了成形载荷,有效提高了模具寿命;预成形和终成形模具匹配较好,锻件没有明显折叠和充不满等缺陷。最后,用优化的预锻上模和下模进行了生产试制,锻件成形质量良好。

齿轮坯闭式模锻CAPP系统的研制

运用特征技术 ,开发了一套齿轮坯的闭式模锻 CAPP系统。该系统以 Auto CAD R1 4作为图形支撑软件 ,Access为数据库管理系统 ,VB6.0为编程语言 ,具有图形输入零件图、自动生成锻件图和模具图 ,工艺计算、工艺卡生成及人机交互修改等功能。该系统能极大地提高齿轮坯的闭式模锻工艺设计的效率和质量。

带轴齿轮坯闭式精锻成形数值模拟与实验研究

目的研究带轴齿轮坯闭式温精锻成形的工艺过程。方法根据零件结构特点,制订合理的成形方案,利用有限元分析软件对其闭式精锻成形过程进行模拟分析,并开展相应物理实验对模拟结果进行验证。结果通过模拟获得了齿轮坯成形过程中的等效应力分布、等效应变分布、金属流动规律、温度分布和载荷变化等,实验制得符合要求的锻件,与模拟结果基本吻合。结论闭式温精锻工艺制得了符合尺寸要求的齿轮坯锻件,该工艺方案可行,模拟结果准确可靠,对实际生产有一定指导作用。

GA-ELM混合算法预测齿轮坯终锻成形及预锻件优化

多工位锻造齿轮坯的生产过程中,如何设计齿轮坯预锻件将直接影响到终锻件的金属流动、模具型腔的充满、锻件的质量以及模具的寿命。文中首先利用极限学习机ELM网络学习效率高、泛化能力强、预测精度高的特点,在预锻件尺寸、终锻成形力和终锻模具应力之间建立ELM网络模型,并使用遗传算法的全局寻优功能去优化ELM网络以便提高其预测精度和稳定性,这样得到的预锻件使终锻模具的受力大小合理,确定了特定条件下的最佳的预锻件形状和尺寸。

齿轮坯半精锻模的失效分析与对策

对齿轮还半精锻模进行了失效分析，查明其主要失效机理是热疲劳。通过合理选材．使模具平均使用寿命提高约3倍。

齿轮坯套锻新工艺

介绍了一种模锻大齿轮坯时进行套锻的新方法。它不仅改善了大齿轮冲孔连皮的金属流动状态,而且节约金属,减小模锻力,提高模具寿命和生产效率。

双联齿轮坯少无飞边成形工艺及模具研究

针对目前双联齿轮坯加热次数多、飞边大、其后续机加工余量大、浪费材料、能源、成本高和投资大的现状，提出了一次加热、压机一次工作循环就可成形的双向挤镦复合工艺，实现少无飞边双联齿轮毛坯的成形。根据双联齿轮形状特点及挤镦复合工艺要求，确定了挤镦复合工艺模具的结构，并通过试验对其模具结构和挤镦复合成形双联齿轮坯工艺加以检验。