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飞壳内棘齿冷挤压工艺模拟分析及模具设计

苏冬云

  冷挤压是加工齿形零件的一种重要方法,与传统的齿成形加工方法相比,可以提高原材料利用率和生产率,降低能耗,提高齿形零件的机械性能和使用寿命。尤其对于具有复杂形状的齿形零件,如内棘齿,往往无法或难以采用机械切削方法进行加工,而采用冷挤压成形,不仅生产效率高,而且产品质量也得到了很大的提高。采用基于有限元方法的数值模拟分析方法,模拟内棘齿冷挤压成形过程,可获得金属流动规律和工件内部的应力、应变分布规律,变形过程的行程-载荷曲线等,并可预测缺陷,如塌角、折叠,可以有效减少模具调试周期,降低成本,达到模具设计最佳化。本文通过正交试验与数值模拟技术相结合的方法,进行自行车飞壳内棘齿冷挤压成形工艺参数优化,以获得较好的成形工艺方案。选取坯料内径、凸模倒角、凸模工作带长度三个参数作为影响因素,以齿根、齿顶直径平均值和总载荷值为指标,把每次有限元计算作为一次试验,通过有限元模拟分析来获得在每个因素各个水平下的结果,最终确定坯料内径、凸模倒角和凸模工作带长度等参数的最佳值,为提高飞壳内棘齿冷挤压成形质量提供有效依据。在内棘齿冷挤压成形工艺三维有限元模拟结果的基础上,对飞壳内棘齿的成形模具进行了合理的结构设计。经过物理实验证明:用冷挤压方法成形飞壳内棘齿,齿轮轮廓充填饱满,材料的流动规律和齿形的填充过程,与数值模拟基本一致。通过对数值模拟和实验所得载荷-行程曲线比较,可以看出,曲线变化趋势基本一致,验证了数值模拟结果的可靠性。在数值模拟和试验研究的基础上,对内棘齿齿形冷挤压成形工艺的设计提出了建议。……   
[关键词]:内棘齿;冷挤压;有限元;数值模拟;正交试验设计
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河海大学2007年