内齿轮冷挤压参数优化设计及模具寿命预测

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1、本文由http://www.wordwendang.com【中文word文档库】收集内齿轮冷挤压参数优化设计及模具寿命预测【摘要】将正交试验设计方法和冷挤压数值模拟方法相结合，评估了冷挤压过程中参数：凹模锥角、摩擦系数和挤压速度对成形力的影响，并确定最优的工艺参数组合。以汽车减速轴为例，分组建立了冷挤压件和模具的有限元模型，运用正交试验方法进行分组仿真分析，通过对轴向挤压力数据的方差分析，确定最优的工艺参数组合，并根据优化后的参数，对模具的寿命进行预测。试验方法对实际工艺设计具有指导意义。【关键词】冷挤压工艺参数，数值模拟，正交试验，寿命预测

2、OptimizationForColdExtrusionParametersOfInnerGearAndDie’sLifePredictionAbstract:combiningtheorthogonalexperimentwithcoldextrusionsimulation,theparametersofthecoldextrusionprocess,suchashail-cone-angleofthebottledie,frictioncoefficientandpunchspeed,weregenerallystudiedandthe

3、loadonthedieswasevaluated.Thentheoptimizationoftheparameterswereobtained.Takinganautomobileshaftasanexample,theFEAmodelswerebuilt,andtheorthogonalexperimentwasconductedtomakeplansforsimulation.WiththestatisticalanalysisofthevarianceonZload,theoptimizationofparameterswereobt

4、ained,andthelifeofmoldwaspredicted,whichcouldprovideguidanceintheproducingdesign.Keywords:coldextrusionprocessingparameters,numericalsimulation,orthogonalexperiment,lifeprediction【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.wordwendang.com本文由http://www.wordwendang.com【中文word文档库】收集

5、1引言汽车起动机减速轴是起动机的重要零部件之一，在汽车起动时起传递转矩和力的作用。因此，对其结构要求严格。其一端为盲孔内无越程槽内齿轮，另一端是具有螺旋花键的减速杆，主要应用于行星齿轮传动。本文基于275减速轴进行研究，其结构如图1所示。【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.wordwendang.com本文由http://www.wordwendang.com【中文word文档库】收集图1275减速轴由图1可以看出，减速轴一端属于轴杆类零件，另一端是齿轮类零件，结构比较复杂。采用传统的加工方式，生产内齿

6、轮工序复杂，且操作困难，达不到无越程槽的要求。随着金属挤压技术的发展和设备的更新，冷挤压加工工艺的优越性越来越受重视，并逐渐扩大应用范围。因此，采用冷挤压技术加工内齿轮成为先进制造工艺。而随着计算机的升级和相关软件的发展，应用有限单元法对金属挤压工艺进行数值模拟成为可能，并获得可靠的理论结果[1，2]。本文针对275减速轴进行冷挤压工艺参数的数值仿真优化，并根据优化结果预测了模具的使用寿命。2.275减速轴2.1材料选择275减速轴选材时整体要求具有优良的力学性能，及高的强度和韧性；承受较大的交变载荷时要求有高的抗疲劳强度；局部要求高硬度、高

7、耐磨性[3，5]。综合以上的考虑，确定减速轴的材料为20Cr。20Cr是合金结构钢，其主要的化学成分和机械性能如表1、表2所示。【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.wordwendang.com本文由http://www.wordwendang.com【中文word文档库】收集表120Cr化学成分表Tab.1Componentof20Cr成分分名称CSiMnCrTi20Cr0.17~0.240.2~0.40.5~0.80.7~1.00表220Cr机械性能Tab.2Mechanicalcharactero

8、f20Cr性能材料σb(kg/m2)σs(kg/m2)δ(%)Φ(%)αk(kg·m/cm2)HB试验温度（℃）线膨胀系数（10-6/℃）20Cr855510406