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圆柱直齿轮的温挤压数值模拟及凹模改良

0 引言齿轮大多采用传统的切削加工工艺进行生产[1 ] ,目前,国内外在齿轮塑性成形方面,较多采用冷精锻[2 ,3]和封闭镦挤技术,成形力较大,易造成齿形局部充料不足的缺陷。不少研究及生产实践均表明,正挤压是一种生产效率高、劳动强度低、加工质量好、生产成本低的精密成形方法[4] ,本文所述的圆柱直齿轮就是用正向温挤压工艺生产的。生产前先进行数值模拟,可以大量减少物理模拟的次数,从而减少试验模具的加工,缩短设计时间和生产周期。数值模拟在设计阶段即可对不同的方案及时进行评价,筛选出最优方案。数值模拟还能提供工件和模具中各物理量分布的详尽数据[5] ,如在挤压过程中应力应变关系、温度场分布、挤压力变化规律等。在圆柱直齿轮挤压成形这类较为复杂的三维问题数值模拟方面,文献[6]对直齿轮的径向冷挤压进行了三维有限元分析,文献[7]用上限法对直齿轮的挤压成形进行了模拟分析,文献[8]以铝为材料对圆柱直齿轮冷挤压进行了数值模拟和物理模拟研究,文...  (本文共4页) 阅读全文>>

《模具技术》2004年04期
模具技术

V形件弯曲凹模最小深度的确定

0 引言众所周知,模具结构对塑性加工的变形方式、变形力、工件质量及模具寿命都有重要影响。正确选择模具结构,合理确定模具尺寸,是优化模具设计的关键。本文以V形件弯曲(图1 )为例,为弯曲凹模深度的设计进行探讨。图1 V形件弯曲由图1可见,凹模型腔由口部圆角、斜壁和弧形凹槽三部分组成。鉴于工件弯曲区主要由凸模施压成形,凹槽部分可以不与工件接触,故有时也可作成图1虚线所示形状。但斜壁部分一定要求收稿日期:2 0 0 4 - 0 4 - 0 5作者简介:彭炎荣(1 934~) ,男,教授。与凸模和工件二者贴合,所以斜壁长度(一般就直接称为凹模深度)L0 是模具结构设计时必须确定的重要参数。几乎所有冲压书刊都指出[1 ] :“凹模深度L0 要适当。若L0 过小,则工件两侧的自由部分太长,弯曲件的回弹大,不平直。若L0 过大,则耗费模具钢材,且需较大的压力机行程。”并且介绍了根据弯曲件边长L和板厚t查表确定L0的经验方法[1 ] 。本文认为...  (本文共4页) 阅读全文>>

《塑性工程学报》2004年03期
塑性工程学报

V形件弯曲变形过程分析及弯曲凹模深度的计算

1 前 言弯曲凹模深度是弯曲模结构的重要参数。V形件弯曲凹模深度通常用其斜壁长度L0 (图1)表示。对于L0 的确定,一般冲压书刊文献均未提出任何计算公式,只介绍了一种查表方法,即根据V形件两侧直边长度L和板料厚度t查表1确定[1,2 ] 。图1 V形件弯曲Fig 1 V shapebending表1 弯曲V形件的凹模深度L0 (mm)Tab 1 DiedepthL0 forV shapebending弯曲件边长L(mm)材料厚度(mm)410~2 5 10~15 152 5~5 0 15~2 0 2 5 305 0~75 2 0~2 5 30 3575~10 0 2 5~30 35 4 010 0~15 0 30~35 4 0 5 0这种查表方法的依据[1,2 ] 是“L0 不宜过小,若L0 过小,则V形件两侧的自由部分较长,弯曲件的回弹会增大,使得工件两侧不平直”。所以“边长L愈大,凹模深度L0 也愈大”。本文认为表1的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国机械工程》2015年23期
中国机械工程

筒形件冷挤压凹模强度设计及结构优化

0引言在金属挤压过程中,凹模起着容纳金属坯料和控制金属流动的双重作用,型腔内壁承受较大的挤压力,容易开裂失效。为提高凹模强度,常采用预应力组合凹模结构。如何合理选择组合凹模层数,如何合理设计组合凹模的分层半径以及层间过盈量,是预应力组合凹模设计的关键,目前尚缺少成熟的理论。罗中华等[1]采用疲劳强度设计理论和最优化设计方法探讨了三层压配组合凹模的设计方法。李燕等[2]以弹塑性力学理论为基础通过保角变换对组合式扁挤压筒的应力及位移分布进行了计算并对其结构进行了优化。Hur等[3]采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了双层、三层组合凹模的结构优化方法。然而,现有组合凹模的研究局限于三层及三层以内,未涉及更多层的结构优化设计。本文基于厚壁圆筒理论,分析了整体式凹模承载能力的局限性,采用拉格朗日乘子法,对多层组合凹模结构参数进行优化,最后通过一个算例,对所推导的公式进行了验证,并分析了各层应力沿径向的分布情况。1筒形件冷挤压凹模工作...  (本文共6页) 阅读全文>>

《兵器材料科学与工程》2016年03期
兵器材料科学与工程

盘毂冷精整凹模失效分析及改进措施

盘毂是汽车离合器中重要的组成零部件。目前盘毂类零件的加工工艺主要有线切割加工和冷拉齿成形,线切割加工精度高,但生产效率及材料利用率低[1];拉齿成形精度及生产效率高,但材料利用率低、生产成本高。若采用成形工艺生产加工盘毂零件,则可避免该类问题的产生[2]。冷精整模具出现掉块问题较为常见,对此国内学者进行了详细的分析和研究。宋鹍等[3]对弧齿锥齿模芯入模口处的起层剥离进行失效分析后得出,模芯热处理后硬度偏大是导致失效的主要原因。杨宏芳[4]认为冷挤压凸模掉块的主要原因为材料局部有缺陷,热处理后回火不充分产生脆性、模具表面软化以及润滑性能变坏等。冯文杰等[5]对矩形花键轴凹模入模口处的掉块进行失效分析后得出,模具加工不当和凹模端面附近预应力效果差是掉块失效的原因。作者以某厂早期失效的盘毂冷精整凹模为研究对象,通过对盘毂冷精整工艺和掉块部位进行分析,判断出失效形式,利用有限元分析软件对冷精整过程中凹模的受力情况进行模拟分析,找出凹模底...  (本文共3页) 阅读全文>>

《模具工业》2011年09期
模具工业

提高冷挤压凹模强度方法的研究现状与进展

1引言在金属冷挤压成形过程中,挤压凹模需要承受较高的单位挤压力,服役条件较差,容易失效[1~4]。因此,提高挤压凹模的强度和寿命是冷挤压凹模设计时需重点考虑的问题。提高冷挤压凹模强度的方法包括提高模具材料的性能和改善模具结构两方面。整体式凹模在工作时内壁处的周向拉应力和等效应力都较大,易导致凹模从内壁处开始破坏或纵向开裂[3~5]。为了改善凹模的应力分布,提高其承载能力,采用预应力结构,使凹模在工作之前就产生一定的预压应力来抵消工作时的部分拉应力。目前常见的3种预应力冷挤压凹模结构包括多层套缩组合、钢带缠绕和自增强结构。多层套缩组合结构是目前最常见且应用较广泛的预应力结构,相关的研究较多且趋于成熟[4~10]。YEO H T采用理论分析和数值模拟相结合的方法,得到了二层组合凹模的结构优化结果[11]。赵雅丽、李燕、徐荣珍等[6,12,13]研究了整体式凹模、二层和三层组合凹模的应力布规律,并基于弹塑性力学理论优化得到了在工作压力...  (本文共5页) 阅读全文>>