微型齿轮正反热挤压成形数值模拟

对微型齿轮正反热挤压成形进行三维刚塑性有限元模拟,利用三维有限元软件DEFORM模拟其成形过程中的金属流动充填规律,获得了变形中应力应变、温度、载荷特征,揭示了其微成形过程的变形机理,为生产实践提供理论依据。

氧化锆微型齿轮的粉末微注射成形数值模拟研究

微系统与其相关产品的蓬勃发展,使得市场对微型零件的需求急剧增加,而粉末微注射成形技术为其大规模生产提供了商业化的可能。重点研究了氧化锆陶瓷粉末-粘结剂微注射成形过程中三维充填模拟以及相关的实验验证。采用Power Law模型+Arrhenius模型,研究适于齿轮微注射成形用的注射温度。经研究发现,最适于齿轮微注射成形的注射温度为150℃。通过验证实验,Ansys-CFX软件模拟出来的结果能预测喂料的流变情况。

分-合式微通道流动传热性能数值模拟

针对矩形微通道进出口压降大、温度分布不均匀,以及分形微通道受到分形维数和分支数限制适用范围较窄的问题,结合矩形微通道和分形微通道的优势设计一种分-合式微通道散热器。使用Fluent软件对散热过程进行数值模拟,研究微通道内分支倾斜角度变化对流动和传热性能的影响。结果表明,在100W/cm^(2)的热流密度下,Re为970、分支倾斜角度为90°时,分-合式微通道平均温度降低了11.9K,最高温度降低了14.2K,Nu增加了85.7%,整体传热性能(PEC)也最佳,达到1.44。分支的引入可以增加微通道内部换热面积,同时形成新的边界层,在分支内侧产生漩涡,有效提高了微通道散热器的传热性能,为微通道的优化设计提供了新的理论依据。

微型齿轮热挤压成形过程研究

对微型齿轮正热挤压成形过程进行三维刚塑性有限元模拟,利用三维有限元软件-DEFORM模拟其成形过程中的金属流动充填规律和变形中应力应变、载荷特征,揭示了其微成形过程的变形机理,并通过实验验证和分析,为生产实践提供理论依据。

微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟

介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法——微注射成型。比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数。为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据。通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS>PP>PC。

基于预锻成形腔的直齿圆柱齿轮冷挤压数值模拟分析

直齿圆柱齿轮冷挤压坯料在塑性成形过程中属于三维变形,由于变形复杂,带来成形压力大,填充困难及模具寿命低等问题。建立了基于流曲线和等截面理论的流线型预锻成形腔,通过刚塑性有限元软件对挤压过程进行了数值模拟。结果表明,流线型挤压腔符合金属流动规律,可有效提高金属坯料在角隅的填充能力,减少变形突变和成形压力。

微挤压成形数值模拟

针对微挤压成形中冷热成形的不足,在微挤压成形中采用了温挤压工艺,并简述了微挤压工艺的国内外研究现状。为了探索坯料在微挤压筒内的流动行为,利用有限元分析软件ABAQUS/Explicit模块对微挤压成形进行了数值模拟,从等效应变分布、应力分布和挤压力变化等方面来分析挤压速度对成形性能的影响,结果表明通过改变挤压速度可以改善工件内部的变形不均匀性,挤压速度对应力分布影响不明显,严格控制挤压速度会有效减小挤压力。最后定义了挤出端凸度,并以此作为标准来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小则成形性越好。

基于正交试验和多目标规划的微齿轮注塑成型数值模拟研究

对微齿轮注塑成型充填和保压过程进行了数值模拟,通过正交试验法和多目标规划法,讨论了模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力和保压时间对微齿轮充填时间、收缩率和翘曲值的影响,利用单纯形法和MATLAB对多目标函数进行寻优,找到最佳工艺组合。结果表明,注射速度对充填时间的影响最大,模具温度对收缩率和翘曲值的贡献率最高。注射速度越大、模具温度越高,充填时间越短,但收缩率和翘曲值也越大。根据多目标规划法最优化计算,当模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力和保压时间分别为100℃、240℃、1.4 mm3·s-1、84%、0.28 s时,充填时间最短,成型质量最高。热量损失和补缩率是影响充填时间和成型质量的主要原因。

圆柱直齿轮的温挤压数值模拟及凹模改良

对圆柱直齿轮在不同凹模结构下的温挤压成形进行数值模拟 ,可以方便地对凹模结构进行改良。结果表明 ,当凹模入模角为 180°、其内径等于齿顶圆直径且在齿根圆处不倒角时成形效果良好 ,适合直齿轮的温挤压精密成形 ,且模具结构最优。

直齿圆柱齿轮温挤压成形的数值模拟

用优化后的凹模结构对直齿圆柱齿轮的温挤压成形进行了数值模拟 ,结果表明 ,以入模角为 180°、挤压筒内径等于直齿轮齿顶圆直径 ,且在齿根圆处不倒角为特点的凹模形式对齿形成形效果良好 ,此种凹模形式能够解决齿形角隅充不满的难题 。

基于流线型凹模型腔的直齿圆柱齿轮冷挤压数值模拟分析

齿轮挤压属于体积成形,它是一个三维非稳态塑性成形过程,变形机制十分复杂.基于NURBS曲面构造流线型凹模型腔,用大变形刚塑性有限元数值模拟软件对圆柱直齿轮挤压过程进行了模拟.结果表明,采用流线型凹模型腔的连续性挤压成形,在改善角隅部分金属的充填性、减少变形突变以及提高变形分布均匀性等方面十分有效.这一结论可以作为齿轮挤压工艺设计的参考.

微齿轮注射成型数值模拟及正交优化

基于CAE软件采用正交试验设计方案对微注射成型工艺参数如模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力、保压时间及冷却时间等与微齿轮制件质量的关系进行了数值模拟,并利用直观分析法和方差分析法对模拟结果进行了分析。结果表明,当模具温度为40℃、熔体温度为225℃、注射速率为10 cm3/s、保压压力为100 MPa、保压时间为1 s、冷却时间为20 s时,制件的质量最优,其翘曲量为0.0118 mm,收缩率为0.2897%。

微型齿轮挤压成形

介绍了一项新兴的微型齿轮制造技术———微挤压成形技术及微型齿轮挤压成形系统,分析了微挤压成形的关键技术及所遇到的技术问题和解决这些问题应注意的事项,将推动这一新兴技术向更深入、更广阔的领域发展。

内壁经微弧氧化处理的微型固体火箭温度场的数值模拟

介绍了等离子体微弧氧化技术(PMAO)在微型固体火箭内壁处理上的应用。采用商用CFD软件,分别对微型固体火箭燃烧室内壁经过微弧氧化处理前后的壁面温度场进行了数值仿真计算。数值仿真结果显示了生成微弧氧化层前后燃烧室壁面沿径向温度变化情况,由此分析工作过程中有无微弧氧化涂层对微型固体火箭燃烧室内壁和外壁温度的影响。结果表明,微弧氧化处理可显著提高推力器的热效率及微型固体火箭燃烧室耐高温能力。

基于数值模拟的汽车差速器齿轮冷挤压工艺方案

针对汽车差速器齿轮冷挤压成形缺陷问题,应用有限元软件Deform-3D再现其挤压过程,通过观察金属的流动情况,分析了齿形缺陷产生的原因,提出了模具齿形型腔小端轴向分流挤压成形工艺。数值模拟结果显示:采用该冷挤压成形工艺可以避免齿顶"缺肉"的问题。研究了凸模球面直径、入模半角、分流口台阶厚度对齿轮成形的影响规律,获得了最优工艺参数。工艺试验结果证明:轴向分流挤压成形方案及优化后的工艺参数能有效降低成形力,节省材料,提高成形质量。

锥齿轮挤压成形弹塑性有限元数值模拟

利用Pro/E的三维实体造型与模具设计模块进行直齿圆锥齿轮的造型及模具设计,然后导入到DEFORM中,在DEFORM中建立三维挤压有限元模型。采用三维大变形弹塑性有限元法对齿轮挤压的塑性成形过程进行了模拟,分析了成形过程中齿轮齿形的填充情况、金属流动速度场以及等效应变与等效应力分布,获得了直齿圆锥齿轮的挤压变形规律与参数。

直齿圆柱齿轮减径挤压成形的数值模拟及分析

采用正向冷挤压方法,已经成功地生产出圆柱直齿轮零件。为了减小挤压力和简化模具结构,利用有限元分析软件DEFORM-3D模拟分析了直齿轮减径挤压的条件和流动规律。为直齿轮减径挤压工艺及模具设计提供了理论参考。

微反挤压数值模拟与实验研究

将退火后的T2紫铜圆柱坯料进行常温压缩实验,根据所得应力应变曲线,采用DEFORM-3D模拟杯壁厚度为0.5mm的杯形件的微反挤压成形过程。研究了凸模速度和摩擦系数对材料等效应变分布和凸模载荷的影响。结果表明,凸模速度越大,材料等效应变差值越大,变形越不均匀,但对凸模载荷无明显影响。摩擦系数越大,材料变形越不均匀,且凸模载荷明显增加。根据模拟结果选择合适的工艺参数进行微反挤压实验,实验所得杯形件晶粒变形较均匀,与模拟结果较吻合。

直齿圆柱齿轮温挤压数值模拟

数值模拟可以有效地节省人力物力,免去大量的物理模拟,在设计阶段即可对不同的设计方案及时进行评价,筛选出最优方案。本文用优化后的凹模结构对直齿圆柱齿轮的温挤压成形进行数值模拟,并对模拟结果进行分析,为现实生产提供理论依据。

Zr基块体非晶合金超塑性微挤压成形数值模拟

利用压缩实验数据建立了Zr55Cu30Ni5Al10大块非晶合金在过冷温度区域内的流动应力模型,并选用DE-FORM-3D软件对杯形非晶合金零件超塑性微挤压成形过程进行了模拟,得到了挤压过程中坯料的速度场、应变速率场和应力场的分布规律。分析发现在挤压过程中材料的应变速率极不均匀,因此,对材料的流动变形过程进行了合理分区,分析各区域的形状、大小及变化历程。在此基础上,利用反挤压工艺成功挤出了外径为2.2 mm、壁厚为0.05 mm的杯形零件。SEM显示,该成形件壁厚均匀,尺寸和几何形状满足设计要求。