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Die design for cold precision forging of bevel gear based on finite element method 被引量:6
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作者 金俊松 夏巨谌 +2 位作者 王新云 胡国安 刘华 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2009年第4期546-551,共6页
The finite element analysis (FEA) software Ansys was employed to study the stress state of the dies of both plane and non-plane parting face structures with uniform interference and the die of plane parting face str... The finite element analysis (FEA) software Ansys was employed to study the stress state of the dies of both plane and non-plane parting face structures with uniform interference and the die of plane parting face structure with non-uniform interference. Considering the symmetry of the die, a half gear tooth model of the two-ring assembled die with 2.5 GPa inner pressure was constructed. Four paths were defined to investigate the stress state at the bottom comer of the die where stress concentration was serious. FEA results show that the change of parting face from non-plane to plane can greatly reduce the stress at the teeth tips of the die so that the tip fracture is avoided. The interference structure of the die is the most important influencing factor for the stress concentration at the bottom comer. When non-uniform interference is adopted the first principal stress at the comer on the defined paths of the die is much lower than that with uniform interference. The bottom hole radius is another important influencing factor for the comer stress concentration. The first principal stress at the comer of the plane parting face die with non-uniform interference is reduced from 2.3 to 1.9 GPa when the hole radius increases from 12.5 to 16.0 mm. The optimization of the die structure increases the life of the die from 100 to 6 000 hits. 展开更多
关键词 die gear precision forging finite element analysis optimized design
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Analysis and Optimization on Factors Affecting Forming Quality of Half Axle Gears Warm Precision Forging 被引量:2
2
作者 WANG Menghan CHEN Xihou ZHOU Jie 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第1期110-114,共5页
Half axle gears is produced by precision forging popularly because of the advantages in minimum machining allowances, lower material consumption and good service properties. But the forming quality of precision forgin... Half axle gears is produced by precision forging popularly because of the advantages in minimum machining allowances, lower material consumption and good service properties. But the forming quality of precision forging is difficult to control. Many simulations and analysis of precision forging process were taken by previous researchers. But no concrete method is proposed to evaluate and optimize the forming quality of half axel gears. The primary purpose of this work is improving the forming quality of half axel gears by analyzing and optimizing the affected factors of forming quality. The enclosed-die warm forging process of half axle gears was developed, and a new type of die-set used on double action hydraulic press was brought forward. The main influential factors of precision forming quality were analyzed after the forming process had been simulated by using finite element method(FEM). These factors include die structure, web thickness and web position. A method used to evaluate the forming quality was established, which investigated the maximal forming load, the metal filling rate and the material damage factor. The FEM simulations of half axle gears precision forging were evaluated by this method. The results show that the best forming quality can be achieved when the punches were added with bosses, the web located at the middle plant of the gear, and the web thickness was 30 percent of the inner hole diameter. Verification experiments taking the above optimized parameters were performed on a 7.8 MN double action hydraulic press. The trial products were formed well. And their geometric precision meets the demand. The verification result shows that the optimization of the influential factors, according to the simulations and the evaluation method, can improve the forming quality. The new structure of precision forging die-set and the new evaluation method guarantee a high forming quality ofhalfaxel gears. 展开更多
关键词 warm precision forging half axle gears forming quality die structure WEB
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Design of relief-cavity in closed-precision forging of gears 被引量:4
3
作者 左斌 王宝雨 +2 位作者 李智 郑明男 朱小星 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期1287-1297,共11页
To reduce the difficulty of material filling into the top region of tooth in hot precision forging of gears using the alternative die designs, relief-cavity designs in different sizes were performed on the top of die ... To reduce the difficulty of material filling into the top region of tooth in hot precision forging of gears using the alternative die designs, relief-cavity designs in different sizes were performed on the top of die tooth. The influences of the conventional process and relief-cavity designs on corner filling, workpiece stress, die stress, forming load and material utilization were examined. Finite element simulation for tooth forming, die stress and forming load using the four designs was performed. The material utilization was further considered, and the optimal design was determined. The tooth form and forming load in forging trials ensured the validity of FE simulation. Tooth accuracy was inspected by video measuring machine(VMM), which shows the hot forged accuracy achieves the level of rough machining of gear teeth. The effects of friction on mode of metal flow and strain distribution were also discussed. 展开更多
关键词 gear forging precision forging relief-cavity alternative die metal flow corner filling
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深轮辐齿坯多工位闭式模锻材料流动规律研究
4
作者 夏琴香 彭冲 +2 位作者 刘梅华 肖刚锋 †徐尔灵 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期35-41,共7页
探索闭式热模锻成形时材料的流动规律是控制充填不满等成形缺陷、获得高精度模锻件的理论基础。针对深轮辐齿坯件热模锻成形时易出现填充不满的问题,以某SCr420H深轮辐齿坯为研究对象,基于齿坯件结构分析,设计了“下料-加热-镦粗-预锻Ⅰ... 探索闭式热模锻成形时材料的流动规律是控制充填不满等成形缺陷、获得高精度模锻件的理论基础。针对深轮辐齿坯件热模锻成形时易出现填充不满的问题,以某SCr420H深轮辐齿坯为研究对象,基于齿坯件结构分析,设计了“下料-加热-镦粗-预锻Ⅰ-预锻Ⅱ-终锻”的多工位闭式热模锻工艺方案;基于Deform软件,构建了深轮辐齿坯件多工位闭式热模锻全流程有限元模拟模型;采用试验验证了有限元模型的可靠性,并对多工位闭式热模锻成形过程中材料的流动规律进行了研究。结果表明:镦粗比为3.7时,可获得外形良好的圆饼形预制坯,镦粗时受上下表面摩擦效应的影响,材料径向流动不均匀,在坯件腰部出现鼓形;预锻Ⅰ工位成形出用于定位的底面内凹结构,同时减小了后续工位材料填充难度;预锻Ⅱ和终锻成形时的材料流动规律相似,成形前期材料集中流向轮缘部分、成形中期主要流向轮毂部分、末期流向圆角处;终锻成形时未出现材料填充不满的缺陷,在成形后期,少量金属材料从终锻上下模的导向间隙中流出,形成纵向飞边。通过生产试验,成形出填充良好的深轮辐齿坯件,模拟数值获得温度与实际生产数值最大误差不超过3.15%,纵向飞边高度小于0.5 mm,零件各尺寸偏差均小于0.2 mm,验证了所设计多工位闭式模锻工艺的合理性。 展开更多
关键词 深轮辐齿坯 多工位闭式热模锻 材料流动 成形工艺 有限元模拟
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齿环热精锻成形工艺参数优化及组合模具设计
5
作者 梁强 徐永航 +2 位作者 李平 程惠峰 谢德清 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期50-58,共9页
针对某齿环热精锻成形材料利用率低、模具寿命短的问题,构建了齿环热精锻成形有限元模型,分析了齿环热精锻成形过程中金属塑性流动规律及各物理量的变化情况。其次,以避免齿环成形缺陷、提高材料利用率和降低最大成形载荷为目标,采用响... 针对某齿环热精锻成形材料利用率低、模具寿命短的问题,构建了齿环热精锻成形有限元模型,分析了齿环热精锻成形过程中金属塑性流动规律及各物理量的变化情况。其次,以避免齿环成形缺陷、提高材料利用率和降低最大成形载荷为目标,采用响应面法和灰狼优化算法优化了齿环的坯料尺寸、始锻温度和成形速度,并通过数值模拟仿真和工艺实验进行了验证。最后,设计了齿环热精锻成形组合凹模结构,通过数值模拟优化了组合凹模的过盈量,模具危险区域的最大主应力值降至945 MPa,改善了模具应力集中现象,有效避免了模具的早期失效。 展开更多
关键词 齿环 热精锻 工艺参数优化 组合模具设计
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大型航空关键构件整体精密模锻成形技术研究进展 被引量:3
6
作者 周杰 刘左发 +3 位作者 屈志远 王航 张鹏 王周田 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期14-25,共12页
随着航空产业的快速发展,大型、整体、精密和高性能的模锻件在航空关键构件中的占比不断提高。航空关键构件尺寸的增大、复杂程度的增加以及材料强度的提高,给大型航空关键构件的整体模锻成形带来了巨大挑战。首先介绍了实现大型航空关... 随着航空产业的快速发展,大型、整体、精密和高性能的模锻件在航空关键构件中的占比不断提高。航空关键构件尺寸的增大、复杂程度的增加以及材料强度的提高,给大型航空关键构件的整体模锻成形带来了巨大挑战。首先介绍了实现大型航空关键构件整体模锻成形面临的关键挑战以及解决途径,然后综述了整体精密模锻成形技术在典型大型航空关键构件如飞机承力框、起落架和发动机涡轮盘中的研究进展,最后对大型航空关键构件整体模锻成形技术的未来发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 大型航空关键构件 整体精密模锻成形 承力框 起落架 涡轮盘
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17Cr2Ni2MoVNb钢直齿轮精密锻造成形技术研究
7
作者 郭云鹏 张建强 +1 位作者 赵富 王艳丽 《新技术新工艺》 2023年第11期70-75,共6页
研究了不同锻造比及正火温度对17Cr2Ni2MoVNb钢材料的力学性能、晶粒度及带状组织的影响,获得锻造比越大(变形量大),正火温度越高,带状组织及晶粒度越优;同时随着锻造比增加,屈强比有一定的下降趋势,这对于直齿轮精锻成形原材料尺寸的... 研究了不同锻造比及正火温度对17Cr2Ni2MoVNb钢材料的力学性能、晶粒度及带状组织的影响,获得锻造比越大(变形量大),正火温度越高,带状组织及晶粒度越优;同时随着锻造比增加,屈强比有一定的下降趋势,这对于直齿轮精锻成形原材料尺寸的选择具有重要意义。通过分析不同锻造工艺对直齿轮精密成形的优缺点,开展直齿轮锻件及模具设计,以及直齿轮闭式锻造工艺仿真分析,完成了闭式锻造成形模具加工,并实现了直齿轮锻件的制造。结果显示,采用闭式锻造工艺可实现企业所用模数直齿轮的小批量生产制造,零件的锻造流线完整,符合锻造成形过程状态。 展开更多
关键词 锻造比 直齿轮 闭式锻造 工艺仿真 精密成形 锻造流线
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圆柱直齿轮冷精锻成形工艺数值分析及优化
8
作者 季云浩 《模具制造》 2023年第9期46-49,共4页
基于现有圆柱直齿轮冷精锻工艺,增加“飞边孔”工艺方案B和“分流槽”工艺方案C,结合实际将“飞边孔”及“分流槽”开设的尺寸较小,但仍能使最大成形载荷下降超100kN,验证了两种工艺方案对降低成形载荷有显著效果;利用Deform-3D软件对3... 基于现有圆柱直齿轮冷精锻工艺,增加“飞边孔”工艺方案B和“分流槽”工艺方案C,结合实际将“飞边孔”及“分流槽”开设的尺寸较小,但仍能使最大成形载荷下降超100kN,验证了两种工艺方案对降低成形载荷有显著效果;利用Deform-3D软件对3种工艺方案进行分析,得到了工艺方案B、C较工艺方案A的应力值更小且分布均匀,说明工艺方案B、C齿轮成形质量优于工艺方案A;对摩擦系数0.1、0.2、0.3和上模下行速度1mm/s、5mm/s、10mm/s进行成形载荷分析,成形载荷最大为2,070kN,最小为1,489kN,下降28%,得到了上述工艺参数范围内成形载荷的分布规律及范围,为实际工艺参数选择提供了理论依据。 展开更多
关键词 圆柱直齿轮 冷精锻 工艺优化 参数优化
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直齿圆柱齿轮冷精锻新工艺数值模拟研究 被引量:28
9
作者 夏世升 王广春 +1 位作者 赵国群 张清萍 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2003年第2期22-23,共2页
提出了一种由空心坯成形直齿圆柱齿轮的新工艺 :预锻分流区 -分流终锻 ,用三维有限元数值模拟软件DEFORM- 3DTM进行了数值模拟研究 ,得到了锻造载荷 -行程曲线以及整个成形过程的应力、应变、速度分布等 ,并与传统的闭式镦挤工艺模拟的... 提出了一种由空心坯成形直齿圆柱齿轮的新工艺 :预锻分流区 -分流终锻 ,用三维有限元数值模拟软件DEFORM- 3DTM进行了数值模拟研究 ,得到了锻造载荷 -行程曲线以及整个成形过程的应力、应变、速度分布等 ,并与传统的闭式镦挤工艺模拟的结果进行了比较。分析表明 ,此工艺与传统的闭式镦挤成形方法相比有诸多优点 ,为该新工艺的工业化应用奠定了理论基础。 展开更多
关键词 直齿圆柱齿轮 冷精锻 新工艺 数值模拟 闭式镦挤
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齿轮精密成形技术的研究 被引量:16
10
作者 程羽 杨程 +2 位作者 臧顺来 李刚 邢光汉 《塑性工程学报》 CAS CSCD 2004年第6期62-64,69,共4页
研究了直齿圆柱齿轮的冷精锻过程 ,分析了分流孔形状、成形工艺等因素对齿轮成形的影响。结果显示 ,选择适当的分流孔尺寸可以降低成形载荷 ,但作用不很明显。采用凹模运动方式可调的齿轮精锻法可以同时兼顾齿轮上、下角部的成形 ,利于... 研究了直齿圆柱齿轮的冷精锻过程 ,分析了分流孔形状、成形工艺等因素对齿轮成形的影响。结果显示 ,选择适当的分流孔尺寸可以降低成形载荷 ,但作用不很明显。采用凹模运动方式可调的齿轮精锻法可以同时兼顾齿轮上、下角部的成形 ,利于齿轮的填充 。 展开更多
关键词 直齿圆柱齿轮 冷精锻 成形工艺
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弧齿锥齿轮精锻成形模具磨损特性分析 被引量:13
11
作者 罗善明 何旺枝 +1 位作者 薛冰 赵军 《机械传动》 CSCD 北大核心 2011年第1期52-54,65,共4页
采用刚塑性有限元法对弧齿锥齿轮精锻成形过程中模具表面磨损进行模拟分析,研究了摩擦因数、坯料温度、模具硬度、锻压速度等对模具磨损的影响。分析结果表明,随着摩擦因数的增大,磨损量增大;随着锻压速度、坯料初始温度及硬度的增大,... 采用刚塑性有限元法对弧齿锥齿轮精锻成形过程中模具表面磨损进行模拟分析,研究了摩擦因数、坯料温度、模具硬度、锻压速度等对模具磨损的影响。分析结果表明,随着摩擦因数的增大,磨损量增大;随着锻压速度、坯料初始温度及硬度的增大,磨损量减小,并且硬度是影响模具表面磨损量最重要的因素。模拟结果可为弧齿锥齿轮精锻成形工艺方案制定及模具寿命预测等提供理论依据。 展开更多
关键词 弧齿锥齿轮 精锻 模具 磨损 数值模拟
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基于浮动凹模和约束分流的直齿轮精锻试验与数值模拟 被引量:12
12
作者 谭险峰 谢保华 刘霞 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期7-10,共4页
针对直齿圆柱齿轮精锻中存在成形不足和变形力过大的问题,基于约束分流原理,以某减速直齿圆柱齿轮(模数2.5,齿数18,齿厚16mm)为例,采用工业纯铅试样,对其精锻成形工艺进行了试验,分析了小芯棒约束分流下坯料孔径对成形过程的影响,提出... 针对直齿圆柱齿轮精锻中存在成形不足和变形力过大的问题,基于约束分流原理,以某减速直齿圆柱齿轮(模数2.5,齿数18,齿厚16mm)为例,采用工业纯铅试样,对其精锻成形工艺进行了试验,分析了小芯棒约束分流下坯料孔径对成形过程的影响,提出了一种结合浮动凹模结构的改进方案,保证金属充填性且降低工作载荷,并进行了试验验证;以此方案为基础,应用DEFORM-3D软件对45钢试样的精锻成形过程进行了数值模拟,获得了良好的齿形。 展开更多
关键词 直齿圆柱齿轮 浮动凹模 约束分流 精锻
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新型内齿轮精锻模结构及参数计算 被引量:8
13
作者 田福祥 孙宗强 +1 位作者 刘晓玲 付志刚 《模具工业》 2000年第4期38-41,共4页
提出内齿轮热精锻成形的新型模具 ,论述了模具结构和模具齿形设计加工方法。该模具采用强力脱模装置 ,使锻件在锻击结束瞬间立即脱离凸模。解决了热锻件将凸模抱死这一关键技术问题 。
关键词 精密模锻 齿轮加工 精锻模 锻造 参数计算
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直齿圆柱齿轮精锻工艺研究的现状 被引量:4
14
作者 刘玉忠 鲁素玲 王丽娟 《河北工业科技》 CAS 2005年第4期245-248,共4页
直齿圆柱齿轮精锻成形是一种高精度的复杂成形工艺。在分析该工艺的研究现状、成形过程中精度和质量的控制、模具结构特点及对成形过程的影响基础上,讨论了直齿圆柱齿轮精锻成形的发展方向,提出了采用温锻与开式冷挤压相结合的直齿圆柱... 直齿圆柱齿轮精锻成形是一种高精度的复杂成形工艺。在分析该工艺的研究现状、成形过程中精度和质量的控制、模具结构特点及对成形过程的影响基础上,讨论了直齿圆柱齿轮精锻成形的发展方向,提出了采用温锻与开式冷挤压相结合的直齿圆柱齿轮精锻成形的新工艺。 展开更多
关键词 直齿圆柱齿轮 精锻 工艺 模具 温锻
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螺旋伞齿轮闭式精锻新工艺 被引量:9
15
作者 田福祥 王者静 付志刚 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2004年第1期42-43,共2页
针对螺旋伞齿轮开式模锻存在的问题,提出了螺旋伞齿轮闭式精锻新工艺及其模具结构。工艺试验表明,新工艺可显著降低锻压变形力、材料消耗和生产成本,提高模具寿命和生产效率。
关键词 齿轮精锻 精密模锻 模具设计 螺旋伞齿轮
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挡位齿轮坯闭式精锻缺陷有限元分析与工艺优化 被引量:7
16
作者 周杰 张辉 +1 位作者 郑晓凯 曾德涛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期251-256,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 挡位齿轮坯 闭式精锻 有限元分析分流工艺优化
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带肋板齿轮坯闭式热精锻成形工艺的数值模拟改进 被引量:8
17
作者 徐君燕 卜建荣 朱楠 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期103-106,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 齿轮坯 热精锻 工艺方案 数值模拟
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利用局部加载法冷精锻圆柱直齿轮 被引量:4
18
作者 王岗超 聂爱琴 +2 位作者 薛克敏 许峰 李琦 《浙江科技学院学报》 CAS 2009年第3期249-251,295,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 圆柱直齿轮 局部加载 冷精锻 数值模拟
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基于SolidWorks的直齿圆柱齿轮精锻模设计 被引量:2
19
作者 上官林建 韦乐余 +2 位作者 李刚 姚林晓 谭群燕 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2007年第9期78-79,82,共3页
结合直齿圆柱齿轮精锻模的设计,介绍了利用SolidWorks软件完成模具设计的基本方法和一般步骤,并对所设计的直齿圆柱齿轮精锻模工作过程和特点进行了分析。
关键词 直齿圆柱齿轮 精锻模 SOLIDWORKS
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直齿内齿轮精锻成形新工艺的三维数值模拟 被引量:7
20
作者 李洪波 吕玫 +1 位作者 张玉华 赵军 《燕山大学学报》 CAS 2005年第6期480-484,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 精密锻造成形 二次分流 两段成形工艺 数值模拟 直齿内齿轮
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