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第卷第期塑性工程学报. .
年月.
基于数值模拟的渐开线花键件冷挤压工艺参数优化
吉林大学汽车材料教育部重点实验室,长春徐虹贾树盛白凤梅
第一汽车集团公司,长春彳;;成林
摘要:基于弹塑性有限元数值模拟技术,使用/ 软件对传动轴渐开线花键冷挤压成形过程进行了
数值模拟,通过改变工艺参数,分析了坯料直径、凹模入口半角和定径带宽度对挤压工艺的影响,并优化出最佳参
数。根据优化结果进行冷挤压试验,得到质量合格的制件,为花键类汽车件冷挤压成形工艺的制定提供了依据。
关键词:渐开线花键;冷挤压;数值模拟;工艺参数;优化
中图分类号:.;. 文献标识码: 文章编号:——~
齿顶的金属向中心流动形成花键齿槽,对应模具齿
前言槽的金属向外流动,形成花键齿顶。
模拟采用. 体积成形有限元模
冷挤压技术是一种高效的塑性成形加工技术, 拟软件。图为某车渐开线传动轴花键轴零件图,
具有较高的生产效率和材料利用率,而且成形后可渐开线花键参数如表。
以获得较高的综合力学性能和较好的制品表面质
量。冷挤压花键技术具有生产效率高,设备投资
少等显著优点,虽然它在我国发展已经有十几年历
史,但由于汽车产量小, 目前挤压花键所占比例较
小。
近年来有限元数值模拟技术在塑性成形领域发
展迅速,并取得成功应用,为模具设计和工艺优化
提供了强有力的工具引。然而花键类零件作为截
面异形的循环对称件,一般都具有相当长度,使其图传动轴花键轴零件图
数值模拟难度较大。本文采用/ 软.
件对传动轴渐开线花键冷挤压成形过程进行三维数
表渐开线花键参数
值模拟,并通过改变工艺参数:坯料直径、凹模人.
口半角和定径带宽度等,对工艺参数优化,根据
齿数
模拟优化结果进行冷挤成形试验,获得了尺寸合格
模数.
的理想制件。
压力角。
有限元模型的建立变位系数一.
分度圆直径.
在冷挤压过程中,花键齿形变形主要集中在坯
料圆周表面,不是横截面的绝对减小,而对应模具模拟渐开线花键塑性成形过程,拟采用弹塑性
有限元法,视工件为变形体,模具和冲头为刚体。
由于花键齿形循环对称,取轴的/,即一个
吉林省科技厅资助项目。
徐虹: . 完整齿一个齿槽和两个半齿进行分析。模拟时
作者简介:徐虹,女,年生,黑龙江人,博士研模具固定,冲头推动坯料通过凹模,其有限元模型
究生,研究方向为塑性加工数值模拟如图所示。
收稿日期:一—;修订日期:——材料为调质。按照国家标准进行了压缩实验。
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塑性工程学报第卷
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图有限兀模型
. 图不同直径的变形网格和渐开线齿形
≯; ≯一. ;≯
得到其如下流动硬化模型并输入软件。. ;
一. .
式中真实应力
卜对数应变
可见,坯料直径越大,挤压力越大,当坯料直径为
成形温度为室温。,忽略温度效应,采用剪
. 和时,挤压力分别为.
切摩擦模型,摩擦因子取.,压力机速度/。和.,分别比坯料直径为的挤压力
花键冷挤压属于正挤压,变形区接近凹模口,在大. 和. ,材料变形非常困难。
挤压过程中变形区塑性流动性质是一致的,金属稳定
流动。根据上述花键