定径带长度对花键轴冷挤压弯曲变形的影响.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程(ModemM蚰ufactIlriIlgEn矛ne甜ng)2011年第10期定径带长度对花键轴冷挤压弯曲变形的影响‘冯文杰1”，辜志勇2，陈莹莹1’2(1重庆理工大学重点实验室，重庆400054；2重庆理工大学汽车学院，重庆400054)摘要：基于刚塑性有限元技术，使用D幽咖．3D仿真软件模拟花键轴冷挤压过程，分析不同凹模定径带长度对挤压件弯曲变形的影响，获得了弯曲变形量随凹模定径带长度的变化规律，从而优化出最佳定径带长度。关键词：凹模定径带；花键轴；弯曲变形中图分类号：1P391．7文献

2、标志码：B文章编号：1671-3133(2011)10-栅—04TheiIlnuence0fdiebearinglength叩bendingdefb咖ationofsplineshaftincoldextrusionFENGWen-jieh。，GUZhi-yon92，CHENYing—yin91’2(1KeyLabomtory，ChongqingUniVersityofTechnology，Chongqing400054，Chi眦；2AutomobileCoUege，ChongqingUniVersityofTechn

3、ology，Chongqing400054，China)Abs

4、融Ict：Based∞tlleri百d一幽6cfiniteelem舢ttecllrIiqIle，the嗣d·麟吣i∞pmc嘲of8pH∞sh硪w脑simulaledwidlde-f妇．3D鲥ha掀鸭r眦gllallalyzillgtlleiIlⅡuenceoftIledi艉rentdiebearinglengtll∞bending‰珊撕∞ofn地ex吣i∞pans，tl屺陀gu蜥∞oftI地bendirIgdeformaiionclIaIlgedd叫gwi

5、tlltlledie‰nglengtllw鹤obtairIed，柚dtlleo砸maldiekinglengtllw够f孤nd．1蛔rwords：dieL曲d；印li舱8h碰；bendillgd瓿脚1ati∞O引言近年来有限元数值模拟技术在塑性成形领域的迅速发展，为模具设计和工艺优化提供了强有力的工具⋯。本文采用有限元仿真软件Defo咖．3D模拟花键轴冷挤压成形过程。图1所示为CGl25型摩托车发动机传动主轴挤压件，实际生产中易产生较大的弯曲变形，径向跳动精度远达不到0．08mm的要求，需增加后续校直工序才能解决。影响

6、花键轴冷挤压弯曲变形的因素很多，如凹模定径带长度、预制坯同轴度，以及上、下凹模同轴度等。其中，凹模定径带长度对挤压件弯曲变形的影响尤为突出。本文针对定径带长度开展研究，探寻其对弯曲变形的影响规律，为优化冷挤压工艺参数和模具结构提供理论依据。1有限元模型的建立在花键轴成形的过程中，花键越长，弯曲变形量·重庆市科委攻关项目(CSrc，2005Ac3033)越大，因此本文以图l所示主轴挤压件右端长花键为研究对象，建立如图2所示的有限元模型。坯料为变形体，凹模和冲头为刚体。模拟时凹模固定，冲头推动坯料通过凹模成形花键。凹模结构

7、示意图如图3所示，6齿均匀地分布在圆周上，并沿A4对称分布，如图3a所示。考虑到凹模的制造工序较多，特别是最后钳工打磨时会造成6齿定径带长度不一致。因此，在建立有限元模型时，考虑定径带长度的误差，建立如图3b所示凹模模型，最右边一颗齿为凹模基齿，其余各齿定径带长度从右至左依次增加o．1mm，入模半角保持一致。凹模的基本参数如表l所示。表1凹模的基本参数参数数值20．316．85206大径D／m小径∥啪齿槽宽6／哪入模半角∥(。)齿数Z2011年第10期现代制造工程(ModerrIM卸u‰t埘ngEn百nee五ng)、—

8、———-—●／冲头／坯料＼．一点图2有限元模型齿槽宽ba)6齿分布b)凹模模型图3凹模结构示意图图1主轴挤压件C—CE—E有限元模型中坯料选用直径见=20mm，长度L=80mm的棒料，材质采用20crMnTi。其他工艺参数：凹模下压速度"=25mm／8；设定成形温度r=20。c，忽略挤压过程中的温度效应；采用剪切摩擦模型，摩擦因子m=O．12。2模拟结果分析凹模定径带基齿长度依次取2、3、4、5、6mm，其他参数不变，分别模拟其冷挤压成形过程。选取坯料头部成形花键后的端面中心点P。为追踪点，如图2所示。追踪点P．固定在

9、坯料上，花键成形后，该点仅随轴刚性移动，其径向偏移量大小即代表挤压件的弯曲变形程度。图4所示为不同定径带长度下点P．的径向偏移量随冲头压下量的变化曲线，由图4所示可知，定径带长度越长，挤压件径向偏移量越小，偏移量随压下量的变化越趋平缓。图5所示为点P。的最大偏移量与定径带长度的关系曲线，由图5所示可知，最大偏移量随凹模定径带长度增