外文翻譯--長(zhǎng)梯形花鍵的冷擠壓及其成形分析 中文版

1、<p>　　重 慶 理 工 大 學(xué)</p><p>　　文 獻(xiàn) 翻 譯</p><p>　　二級(jí)學(xué)院 機(jī)械學(xué)院 </p><p>　　班 級(jí) 機(jī)械5班 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)

2、 號(hào) </p><p>　　長(zhǎng)梯形花鍵的冷擠壓及其成形分析</p><p><b>　　Yuan Anfu</b></p><p>　　收稿日期：2007.8.21，接受日期：2008.3.10，網(wǎng)上發(fā)表日期：2008.4.15</p><p>　　施普林格出版社倫敦有限公司2008年版權(quán)所有</p>

3、<p>　　摘要：由于剛度的原因，長(zhǎng)梯形花鍵的加工時(shí)十分困難的。在本文中，一種基于三維速度場(chǎng)的分析和對(duì)分析模擬軟件Deform-3D 5.0的應(yīng)用的特殊冷擠壓技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于加工一種合格的Φ12×840的16齒梯形花鍵上。</p><p>　　關(guān)鍵詞：冷擠壓，矩形花鍵，成形極限，變形</p><p><b>　　介紹</b></p>

4、<p>　　由于矩形花鍵的根部很厚，故一般被應(yīng)用于傳遞較大載荷的場(chǎng)合。因此，它被廣泛應(yīng)用與汽車工業(yè)中力的傳遞。本文主要聚焦于一個(gè)機(jī)械工業(yè)中的難題——長(zhǎng)梯形花鍵的加工。傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段，如銑、滾齒等由于其低下的效率和加工質(zhì)量而不能不能用于批量生產(chǎn)這種花鍵。所以一些特殊制造方法如扭轉(zhuǎn)、擠壓等已經(jīng)越來越被廣泛應(yīng)用。即便如此，正如圖1中看到的那樣，</p><p>　　對(duì)于長(zhǎng)梯形花鍵來說，二者在成形 [1–7

5、]部分的時(shí)候仍存在一些難題。</p><p><b>　　成形的細(xì)節(jié)部分</b></p><p>　　圖1指的是將要被加工的長(zhǎng)梯形花鍵，其詳細(xì)信息如下：</p><p>　　齒數(shù)：16 齒厚：1.3 材料：20Cr（GB）</p><p>　　彈性模量：205Gpa 泊松比：0:29

6、 密度：7850Kg/m3</p><p>　　屈服強(qiáng)度：685Mpa 齒頂圓直徑：Dt=12.8mm 齒根圓直徑：10.86mm</p><p>　　解決步驟：對(duì)于制造出一個(gè)合格的產(chǎn)品來說，存在兩個(gè)待解決的問題：</p><p>　　3.1模腔的結(jié)構(gòu)：在擠壓的過程中，模腔的結(jié)構(gòu)直接影響變形的工件和應(yīng)力應(yīng)變分布。因此，有必要設(shè)計(jì)一種合理的模具結(jié)構(gòu)，以適

7、應(yīng)實(shí)際成形條件來獲得盡可能低的成形力?；趯?duì)擠壓過程中金屬流動(dòng)規(guī)律的研究，可以設(shè)計(jì)出一種較為合理的模具結(jié)構(gòu)。然后在相同實(shí)際條件下擠壓的情況用Deform軟件模擬。最后根據(jù)上述兩個(gè)結(jié)果制造出擠壓模具。</p><p>　　3.2成形部分的剛度：至于本文中細(xì)長(zhǎng)工件的成形，如何保證工件在冷擠壓過程中剛度足夠成為了一個(gè)壓倒性的問題。所以，在實(shí)際擠壓的過程中，傳統(tǒng)的推壓力被改變?yōu)槔?，同時(shí)被特殊機(jī)構(gòu)支撐。上述這些技術(shù)被證明

8、是行之有效的。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　擠壓分析</b></p><p>　　在本文中，所有的分析都是在開模擠壓的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。</p><p>　　4.1花鍵軸的形狀函數(shù)</p><p>　　由于梯形曲線的對(duì)稱性，只有一半的形狀

9、繪制在圖2中。根據(jù)此梯形花鍵的工作原理，得到它的表面形狀函數(shù)如下：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中，L為模具型腔工作區(qū)的有效長(zhǎng)度；Rb為基圓半徑；g(θ)的定義如下：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中Rt為花鍵的齒頂圓半徑；R

10、r為花鍵的齒根圓半徑；SR(θ)為描述梯形花鍵的方程，如下：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中，αk為花鍵的壓力角；θt當(dāng)花鍵頂圓是極半徑時(shí)為角。</p><p>　　圖2 圖3</p><p><b>　　4.2實(shí)際角度</b>&l

11、t;/p><p>　　根據(jù)梯形花鍵的實(shí)際尺寸，式子（1）（2）（3）可被轉(zhuǎn)化如下：</p><p>　　Φ1=5.83。 φ2=6.88。 φ3=12.3。 </p><p><b>　　區(qū)域1： （4）</b></p><p><b>　　區(qū)域2： （5）</b></p><

12、;p>　　區(qū)域3： （6）</p><p><b>　　擠壓仿真</b></p><p>　　本文中，應(yīng)用了Deform軟件模擬擠壓過程，從而得出上述結(jié)論。仿真環(huán)境與下述實(shí)際情況是相似的：</p><p><b>　　5.1仿真的目的</b></p><p>　　為了降低制造成本，節(jié)約時(shí)間

13、和盡快獲得一個(gè)合格花鍵，在本文中，對(duì)擠壓的仿真已經(jīng)完成。所以，仿真的目的在于獲得基于工件在擠壓過程中的應(yīng)力應(yīng)變光導(dǎo)角α（如圖5所示）。</p><p><b>　　5.2仿真環(huán)境</b></p><p>　　分析軟件：Deform-3D 5.0 分析模式：傳熱和形變</p><p>　　工件材料：AISI-1045（與Cr20類似） 目數(shù)：

14、70000</p><p>　　節(jié)點(diǎn)：14452↑ 元素：62766 分析步驟數(shù)：100</p><p>　　頂部和工件的摩擦系數(shù)：0.3 底部和工件的摩擦系數(shù)：0.08</p><p>　　5.3設(shè)置模型和仿真</p><p>　　仿真模型如圖5所示，該結(jié)構(gòu)底模為圖4。底模和頂模的直徑分別為Φ45和Φ25，厚度均為10mm。在這個(gè)模

15、型中，底模和頂模都是剛性的，工件的材料為塑料。在擠壓過程中，頂模以0.1mm/s恒定的速度向下移動(dòng)。工件的直徑和長(zhǎng)度分別為Φ12.9和25mm。在相同的條件下，對(duì)三組角度不同底模進(jìn)行了仿真，分別為20°,25°和30°。</p><p>　　圖4 圖5</p><p><b>　　5.4仿真結(jié)果<

16、;/b></p><p>　　步驟10的應(yīng)變分布和步驟24的應(yīng)力分布分別如圖6、7所示。其他的最大應(yīng)力和應(yīng)變?cè)谶@兩個(gè)步驟中的值在表1中列出。圖8是步驟82的仿真結(jié)果。</p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　從上述這些結(jié)果可以得出

17、以下幾個(gè)點(diǎn)：</p><p>　　不同導(dǎo)角的應(yīng)力差異不明顯，而不同導(dǎo)角的應(yīng)變差異明顯，而且最佳底模導(dǎo)角是25°。</p><p>　　通過擠壓點(diǎn)可以看出，當(dāng)導(dǎo)角為25°時(shí)最佳，而且在此角度下沒有出現(xiàn)“鍛壓損失”且工件的擠壓質(zhì)量最高（見圖8）。</p><p><b>　　圖8</b></p><p>

18、<b>　　實(shí)際擠壓成型</b></p><p>　　結(jié)核和分析結(jié)果，我們以25°的導(dǎo)角打開底模。實(shí)際加工條件如下：</p><p>　　擠壓機(jī)：特殊目的加工機(jī) 傳力介質(zhì)：高壓液壓油</p><p>　　油缸尺寸：Φ400×1000 工作壓力：15 Mpa</p><p>　　工件材料：20Cr

19、 潤(rùn)滑：油潤(rùn)滑 速度：約1.4 mm/s</p><p>　　模具材料：燒結(jié)合金 負(fù)載模式下的擠壓力：拉而不是推</p><p>　　為了得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，有一點(diǎn)值得注意的地方是：如何使工件在擠壓過程中保持穩(wěn)定。在該實(shí)驗(yàn)中，專用設(shè)備組裝的部分可以保持穩(wěn)定，且在擠壓過程中不變形。此外，導(dǎo)向精度也十分重要，否則擠壓力不能保持穩(wěn)定，工件表面可能還會(huì)出現(xiàn)裂紋（如圖9所示）。</p&g

20、t;<p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　基于其效率高、精度高的優(yōu)點(diǎn)，擠壓技術(shù)在制造業(yè)中越來越多的引起了人們的關(guān)注。擠壓也被稱為無屑加工。尤其在某些部分的批量生產(chǎn)中擠壓成為唯一的成形方式。從本文中可以得出如下結(jié)論：</p><p>　　（1）上界分析是

21、一種有用且有效的方法來計(jì)算在擠壓過程中所需的理論功率，而且只要建立的模型與實(shí)際生產(chǎn)條件形似，則分析結(jié)果是準(zhǔn)確的。</p><p>　　（2）在一些合適的軟件（如Deform）的幫助下，成型過程模擬已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與日常生活中。根據(jù)仿真結(jié)果，在擠壓模具投入生產(chǎn)之前可以對(duì)一些結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整或修改。</p><p>　　（3）關(guān)于細(xì)長(zhǎng)花鍵的成形，除了擠壓加工都要考慮的因素之外首先需要考慮