伞齿轮闭式模锻工艺设计的有限元分析[外文翻译].rar

伞齿轮闭式模锻工艺设计的有限元分析

摘要
在这篇论文中，用三维有限元模拟，来实现汽车传动系统的伞齿轮模锻工艺设计，伞齿轮模锻工艺设计的变数取决于压力类型，冲压位置，坯料直径，在三维有限元模拟结果的基础上，适当的确定没有缺陷的工艺设计，缺陷包括：充不满、皱褶。此外，通过设计一套模具包括（模芯，应力环），伞齿轮冷锻试验，来估计效能所设计的进程，从实验中，发现伞齿轮轮齿完全成形，没有任何成形缺陷，尽管在铸件中存在飞边以及冲压过程中因为微小的差异而导致的破碎，通过实验和有限元模拟的结果对比，发现要增加箝位力应该改进模具箝位装置和保险装置
关键词： 伞齿轮，闭式模锻，工艺设计，模具设计，有限元分析
1引言
差动锥齿轮，广泛使用在自动移动传输结构中（各种各样的伞齿轮广泛应用于汽车运输领域），常规的制造方法是机械加工。但随着市场对生产成本的要求提高，冷锻加工已逐渐成为一种替代方法。冷缎的优势在于可获得良好的表面光洁度、力学性能及尺寸精度。尤 其 是 ，闭式模锻实现了净形而减少了成本，这已是众所周知。不过，闭式模锻具有较高的风险，在变形过程中由于存在较高的成形载荷及模具闭模力，易造成下模破裂。该工艺要实现较高的生产率和工艺优势必须有熟练的工艺及模具设计技巧。
随着计算机处理技术的发展，为缩短开发时间和成本，计算机辅助工程，如有限元分析与工艺设计系统，已有效的应用在金属成形领域。有限元分析为一个模具设计师提供了很多的成型知识，比如：材料的属性，应力的分布，应变以及模具未经实验而产生的弹性回弹。因此，许多研究人员很重视有限元模拟在齿轮制造业方面的应用，同时，申请了一个工艺设计系统，SONG和IM已经确定了一个主要参数，来预言有限元模拟齿轮齿模下充填的风险，他们通过主要的设计参数来开发工艺设计，但是，只有很少关于伞齿轮工艺设计的研究报道
在研究中，伞齿轮闭式模锻的工艺设计，利用三维有限元模拟和实验。为了实现这些目的 ，对于一个有10 齿的球形伞齿轮，压力类型，冲压位置，坯料直径决定了闭式模锻的工艺变量和成型能力，所有这些都可以利用有限元模拟来研究，通过有限元模拟冷缎模具装置，基于单向锻造工艺过程来预测缺陷，所有这些都根据实证模具设计方程来实现，用AISI1020这种材料对伞齿轮进行冷缎实验，从而估计工艺设计的有效性。从实验中，通过闭式模锻工艺设计，发现伞齿轮齿完全成型后，工作部分没有缺陷，但是，冲压不当导致齿轮锻造后产生飞边和破裂。