直齿圆柱齿轮双向挤镦均匀成形工艺研究

采用数值模拟和试验相结合的方法研究了直齿圆柱齿轮成形的过程，分析了不同成形工艺下的充填和载荷，研究了摩擦因子对成形过程的影响，认为保持充填的均匀性是成形成功的关键。在此基础上提出了一种全新的直齿圆柱齿轮成形的新工艺：双向挤镦一步均匀成形新工艺。加工制造了全新的模具和模架．进行了试验试制，试验结果表明：应用新工艺可降低1／3载荷；模具型腔完全充满时，模具单位应力在1800~2100MPa；并且批量生产了5000件，证明该工艺和方法已基本具备生产应用的条件。

双向挤镦复合成形专用装备的设计与研制

本文在挤镦复合工艺研究的基础上，进行双向挤镦复合工艺的研究。确定了主要工艺参数及挤镦力的范围，并研制了专用装备。该装备可用于扳钳工具行业的节材，节材率可达８％～１０％。

直齿圆柱内齿轮双向镦挤精密成形工艺研究

现有直齿圆柱内齿轮成形工艺存在轮齿角隅填充不饱满、模具结构复杂、成形力大等一些不足,采用了一种双向镦挤闭式模锻新工艺,分析了新工艺特点。以某20齿的直齿圆柱内齿轮为研究对象,创建了三维模型,利用Deform-3D软件对成形过程进行了数值模拟。载荷-行程曲线表明,变形过程可划分为自由变形、大变形、充满3个阶段。与单向镦挤对比,双向镦挤的载荷值降低19.5%;双向镦挤等效应力明显降低,零件变形正常,无破坏现象出现。通过试验,得到了齿形充填饱满、轮廓清晰、无飞边、折叠、开裂等缺陷的铅质直齿圆柱内齿轮。结果对直齿圆柱内齿轮近净成形技术研究具有一定参考意义。

直齿圆柱齿轮双向镦挤精密成形工艺对比研究

为实现直齿圆柱齿轮精密成形,并克服传统工艺存在的成形力大、模具结构复杂等一些不足,在已有齿形凸模双向镦挤成形直齿圆柱齿轮的基础上提出了另外2种改进的成形工艺,分析了不同成形工艺下端面摩擦力对载荷的影响,利用有限元模拟软件DEFORM-3D分别对3种成形工艺进行了数值模拟研究,并提出了一种优化的成形新工艺--无齿凸模双向镦挤精密成形.结果表明:采用无齿凸模镦挤成形直齿圆柱齿轮在载荷及模具结构方面优于有齿凸模镦挤成形,其中,无齿凸模双向镦挤较有齿凸模双向镦挤,上、下凸模载荷下降约55%;无齿凸模双向镦挤较非对称凸模双向镦挤,上、下凸模载荷分别下降约50%、38%;无齿模具加工制造更容易,强度更高;新工艺的等效应力最大值为3种方案中最小,而且等效应力变化正常,无破坏现象出现.对优化后的成形工艺进行了试验研究,得到了齿形轮廓清晰、充填饱满、无折叠、开裂等缺陷的铅质试件,试验结果与模拟结果基本吻合.

直齿圆锥齿轮双向镦挤精密成形工艺的数值模拟研究

基于挤压成形提出了直齿圆锥齿轮的双向镦挤精密成形工艺。将传统的＂闭塞挤压＂中上、下凹模优化为整体式凹模,利用可增大镦挤面积的齿形结构设计上、下凸模。根据＂有效摩擦＂原理,利用有限元模拟软件DEFORM-3D对直齿圆锥齿轮的双向镦挤成形和单向镦挤成形进行了数值模拟。结果表明,采用双向镦挤成形直齿圆锥齿轮,有利于齿形填充,与其单向镦挤成形相比,双向镦挤的上、下凸模载荷分别降低了55.6%和32.0%。通过物理试验对该方法的可行性进行了验证,成形出了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、开裂等缺陷的直齿圆锥齿轮。研究结果可为直齿圆锥齿轮高效、节能、节材的近净成形技术提供参考。

斜齿圆柱齿轮双向镦挤精密成形新工艺研究

为了克服斜齿圆柱齿轮(简称斜齿轮)现有工艺存在的模具结构复杂、成形力大等不足,在直齿形状凸模双向镦挤成形斜齿轮的基础上提出了斜齿凸模和无齿凸模双向镦挤两种成形方案。分析了不同成形方案下,端面摩擦力对载荷的影响。利用有限元模拟软件Deform-3D分别对三种成形方案进行了数值模拟。结果表明,采用无齿凸模镦挤成形斜齿轮在载荷及模具结构方面优于齿形凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤较直齿凸模双向镦挤,最大载荷降低约25%;无齿凸模双向镦挤较斜齿凸模双向镦挤,最大载荷值降低约35%;无齿模具加工制造更容易,成形等效应力远小于模具材料许用应力。

主动螺旋锥齿轮镦挤成形方案的对比研究

根据"积极摩擦"原理论证了双向镦挤成形主动螺旋锥齿轮的工艺优于其单向镦挤成形。通过对4种双向镦挤方案进行数值模拟研究,发现成形过程中齿型腔可顺利填充,所成齿形良好。变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。通过对不同方案中坯料端面摩擦力及数值模拟结果对比分析发现,采用无齿凸模镦挤成形主动螺旋锥齿轮的载荷低于有齿凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤是最优的一种方案。无齿凸模在模具结构方面优于有齿凸模,对应的凹模也无需做成内齿形状,进一步简化了模具结构,同时,其等效应力在模具承受范围内,可望提高模具寿命。通过物理模拟试验对无齿凸模双向镦挤方案进行验证,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、无开裂等缺陷的铅质主动螺旋锥齿轮。

Al-Zn-Mg-Cu合金新型等通道转角双向镦挤变形行为

以超高强度Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法对其等通道转角双向镦挤过程进行分析。结果发现,变形过程可以分为近局部镦粗、剪切变形、最后填充3个阶段,变形结束后试样根据金属流动和网格畸变程度划分为小变形区、不变形区、剪切变形区、剧烈变形区。不同加载方式使变形区域发生不同程度偏移,上下冲头速度差越大,变形均匀性越差,速度比为1时可获得最大的应变量为3.97,且变形均匀性系数最低为1.89。同时,对不同路径下的多道次变形行为进行研究,发现4道次结束后,B路径比A路径变形更加均匀充分,其变形均匀性系数降低了29%,剪切变形区占比提升了14%。

主动螺旋伞齿轮双向镦挤精密成形试验

为实现主动螺旋伞齿轮精密成形,并克服现有工艺存在的轮齿角隅填充欠饱满、模具结构复杂、成形力大等不足,根据"积极摩擦"原理采用了一种双向镦挤闭塞模锻新工艺。以一种齿数为10的主动螺旋伞齿轮为研究对象,分析了成形工艺特点并创建了三维模型,利用Deform-3D对成形过程进行数值模拟,得到载荷-行程曲线,结果表明,变形过程可划分为自由变形、大变形、充满3个阶段。与单向镦挤对比,双向镦挤的大、小端载荷值分别降低了14%和30%;并对所获等效应力、等效应变等信息进行了分析,为模具设计优化提供了依据。通过物理模拟试验,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠和开裂等缺陷的铅质主动螺旋伞齿轮。

基于Solidworks的直齿圆柱内齿轮精密成形工艺研究

齿轮传动是当前机械领域最重要的传动方式之一。利用Solidworks软件对无齿凸模镦挤成形直齿圆柱内齿轮的加工工艺进行了仿真分析,并与传统的有齿凸模镦挤成形工艺进行了对比。仿真结果显示无齿凸模双向镦挤载荷值明显较小,与有齿凸模双向镦挤相比下降约57%,载荷值的减小有利于保护模具,提高模具的使用寿命,此外无齿模具加工制造相对较为简单实用。优化成形工艺实验结果表明,该工艺下可以得到理想的试件,该工艺为齿轮的优化加工提供了帮助。