圆柱直齿轮闭式锻造有限元分析- .pdf

《圆柱直齿轮闭式锻造有限元分析- .pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、塑垦』Forming圆柱直齿轮闭式锻造有限元分析合肥汽车锻件有限责任公司(安徽230031)陈国强圆柱直齿轮作为传递运动和动力的最基本的零件之一，在机械行业里得到较为广泛的应用。传统的切削加凸模工或采用热模锻坯与切削加工相结合的方法来制造圆柱直齿轮，存在生产成本高，效率低，强度低，耐磨性和坏料浮动凹模抗冲击性差等缺点。在常温下采用闭式锻造，利用金属本身的流动性能充填齿形型腔，成形齿轮，得到的齿轮齿部不需进行切削加工或只留极少的切削加工余量，保凸模证了较为完整的齿部纤维流线，性能得到了提高，而且生产效率也可极大的提高。本文基于刚塑性有限元理图1

2、有限元分析模型论，利用三维有限元分析软件Deform一3D，对圆柱直齿本文提取了圆柱直齿轮成形过程中三个阶段的等效应变轮在常温下的闭式锻造工艺展开研究，分析齿轮成形规和等效应力，以期能更为准确的反映金属流动特点。律，为其后续生产应用提供理论参考。图2所示为成形过程中三个阶段的等效应变分布1．有限元模型建立图。可以看出在压下量为0．5mm时，材料开始流入凹为简化研究对象，忽略工具的弹性变形，设模具为模齿腔，当经过齿腔转角部位时，该处的应变值略微增刚性体，坯料为塑性体。模拟分析时选取材料为大；当压下量达到3mm时，材料流动加剧，更多的材All10

3、0；摩擦方式定义为剪切摩擦，摩擦系数为0．12；料向齿腔部位流动，然而齿腔转角增大了材料流动的阻忽略温度效应，取模具和坯料温度同为20％；齿轮参数力，使得等效应变值继续增加；随着凸模的继续下行，为：模数m=2ram，齿数z：18，压力角=20。；坯料在成形终了阶段，如图2c所示，齿形已完全充满，齿外径取略小于齿根圆直径，坯料的高度根据塑性变形体腔处由于金属变形量较大，应变值达到了7．41。积不变原则计算得到。为了提高有限元分析效率，选取图3为等效应力分布，与图2对应，其分布规律和整个齿形的1／4作为本文的研究对象。采用浮动凹模工等效应变场分布

4、规律基本一致。可以看出应力最大的部艺。上凸模和浮动凹模的向下运行速度均为5mm／s。图位仍在齿腔转角处，最大值为38．3。图4为该齿轮在常1为建立的有限元分析模型。温下闭式锻造行程载荷曲线，可以看出其成形分为三个2．有限元模拟结果分析阶段：第一个阶段，载荷呈直线上升，因为坯料外径略金属成形过程中应变场、应力场是综合反映齿轮成小于齿根圆，故其与模具留有微小间隙，变形时，没有形时金属流动规律的重要依据，决定了其成形的质量。发生剧烈的塑性变形，该阶段类似于镦粗；第二阶段，圈兰!笙!塑垫塑堕垄参磊工热加工WWWmeta1working1950．com

5、舞i删砌咖L壁一匡。；载荷上升较为平缓，此阶段材料开始流人齿腔，随着坯料自由流动面积的减少，成形载荷逐渐上升，该阶段持"l0227893l0l51"DO422叭7On柏∞M薤■—■■Il—n蓝■■___一n(b)压下量3mm(a)压下量0．5mm(c)压下量4mm图3等效应力分布(b)压下量3mm41lZ挺掰5。2O图4行程载荷曲线7续时间较长；第三阶段，载荷在较短的行程下，呈直线(c)压下量4mm上升，增加非常迅速，此阶段是最后成形阶段。因为在图2等效应变分布第二个成形阶段，大部分材料已流入齿腔，剩下的自由面非常小，齿轮要最终成形需要克服三

6、向静水压力，必然需要极大的成形力。3．结语(1)有限元分析软件的使用，可以极大地提高金属259塑性成形工艺设计效率。(2)圆柱直齿轮在常温下闭式锻造时，最难充填的部位是齿腔角隅处，在最终成形阶段，载荷会在较短的。。。I5Min8Max行程内达到很高的峰值，这会对模具的使用寿命带来很(a)压下量0．5mm大的影响。MW(20100413)参磊工~jn-r-垫型壁箜堕呈!堡笪!塑■WWW．meta1workin91950．corn