Simulação Numérica E Análise De Processo De Forjamento Para Iniciantes Automotive Motor Da Engrenagem

Simulação Numérica e Análise de processo de forjamento para iniciantes Automotive Motor da engrenagem

Resumo: software DEFORM-3D é uma poderosa ferramenta de simulação

que utiliza o Método de Elementos Finitos para analisar a três

processo complexo dimensional forjamento, Ele fornece um virtual

testar ambiente em que os engenheiros podem estudar a influência

dos parâmetros geométricos, parâmetros de processo e de outros

fatores sobre o desempenho do processo de forjamento. Este trabalho tem como objetivo

o processo de forjamento de engrenagem de anel partida de motor automotivo, e

parâmetros tecnológicos adequados tiver sido determinado, o qual

é combinado com a simulação numérica pelo método FEM.

A variação do fluxo de metal, o stress e a estirpe foram obtidas.

E um experimento foi usada para demonstrar que a simulação que ele

resultar eo resultado experimental registra bem. esta pesquisa

desempenha um papel de orientação sobre o melhor projeto da Forja

processos e estrutura matrizes para peças semelhantes.

Palavras-chave automotivo motor de arranque; engrenagem do anel; forjar

processo; simulação numérica

I. INTRODUÇÃO

Automotive motor de arranque coroa veículo (ver figura 1)

é uma parte importante que requer anti-impacto, anti-fadiga,

leve e transmissão de binário elevado. tradicional

métodos de usinagem mecânica têm custos altos, baixos

qualidade das peças de produtividade e pobres. O método esboço pode

ser melhor superar essas deficiências, especialmente para peças

com formas complexas [1,2,3,6]. Neste trabalho, numérica

simulação do processo de engrenagem de anel de forjamento foi simulado para

obter a variação da tensão do material de fluxo, e da estirpe.

Optimização de parâmetros do processo foi alcançado, o

processo de extrusão chefe quente externa e extrusão a frio

engrenagem interna foram desenvolvidos. Este estudo tem importantes

valores de referência para o processo de formação e design de morrer

peças semelhantes.

Fig.1 Automotive partida cremalheira do motor

II. DESCRIÇÃO DO PROCESSO

As principais características estruturais da partida automotivo

motor da engrenagem do anel incluem principalmente de parede fina, envolvente interna

engrenagem e três chefe externo. Para reduzir os custos de usinagem,

melhorar a eficiência de produção, reduzir de corte e

garantir os requisitos de precisão. De acordo com o

características estruturais da parte, o processo foi

determinado como: gropping de forjar boleto em branco de tomada de

   aquecimento corte chefe reverssa extrusão

saponificação reverssa extrusão corte engrenagem interna

tratamento térmico de limpeza pacote. Os principais passos são

reverter chefe de extrusão e extrusão engrenagem reversa interna.

III. MODELAGEM FEA

A. Modelagem de Geometria

À medida que o software de CAD tem uma vantagem muito grande no

conveniência e funcionalidade de modelagem, as pessoas geralmente

escolher para completar o modelo geométrico em CAD software,

e, em seguida, imprimir um padrão de formatos de arquivos gráficos (STL, IGES,

PASSO, etc) para pré-processador de software de análise. 1/3 do modelo

foi tomada como um objecto de análise baseada em simétrica

estrutura do engrenagem de anel, 1/3 do modelo foi tomado como uma

objeto análise baseada na estrutura simétrica. em UGNX

ambiente de software, os modelos geométricos do perfurador,

o branco eo modelo de die mostrado na Figura 2.

(a) chefe de extrusão inversa

(b) A arte de extrusão inversa interna

Fig. 2 A modelagem da geometria do objeto de análise

B. Tipo de elemento e articulada

De acordo com características formadoras de engrenagem de anel, o

perfurador e da matriz foram definidos como corpo rígido, enquanto que o

em branco foi definida como corpo deformável. elemento tetraédrico

foi levado para engrenar o modelo de geometria em branco, o elemento

número é 64.468 e 54.326, respectivamente, o elemento

modelos foram mostrados na Figura 3.

C. modelo de material

Tendo em conta a 20Cr material da peça, o

temperatura de extrusão inicial (400 graus celsius) para

inverter saliência de extrusão, modelo de material é definida como a rígida

viscoplástico [7]. Embora o modelo de material para

D. modelo de fricção ea definição de contacto

No processo de forjamento de chefe externa e engrenagem interna,

devido à extrusão forte, tensão normal é maior, o

força de atrito prevista pelo modelo de atrito de Coulomb vontade

exceder a tensão de escoamento do material. Assim, o atrito de arco tangente é

tomado como modelo de fricção para análise de simulação [8].

A fim de assegurar a utilização de mestre servo-algoritmo para

a definição de contacto da superfície da matriz e da peça de forjamento

superfície superfície da matriz, é definido como a superfície mestre, forjando parte

superfície é definida como a superfície servo. Os nós no master

superfície foram autorizados a penetrar na superfície servo, e

os nós na superfície servo não foram autorizados a

penetram na superfície mestre [9]. Zona de tolerância de contato é definido

a 0.01mm.

E. As definições de parâmetros para simulação numérica

O deslocamento máximo do perfurador para reversa

chefe de extrusão externo é definido 32mm, em passos de 0,2 mm,

enquanto o deslocamento máximo do perfurador para reversa

engrenagem de extrusão interno é definido a 40 mm, em passos de 0,3 mm.

De acordo com as características de forjamento da peça e as

parâmetros de imprensa selecionados, a velocidade de extrusão soco está definido para

12 mm / s.

IV. A análise dos resultados SIMULAÇÃO

A. A análise do processo de forjamento de chefe externa

O processo de forjamento da saliência externa pode ser dividida em

três etapas, a saber: fase reversa-extrusão, o enchimento

estágio eo chefe forjando palco. O processo de forjamento foi

mostrada na Figura 4.

Fig.4 O processo de forjamento de chefe externa

O primeiro estágio é o Reverse-extrusão. À medida que o perfurador

desceu, o soco entrou em contato com o fundo

em branco, o material de branco produzir fluxo radial, tal como o

material de contacto a cavidade do molde, o material começou a fluir

backup.

A segunda etapa é o chefe de enchimento externo. Neste estágio,

o material começou a fluir radialmente e, gradualmente, fluir para dentro

a cavidade do molde de chefe externo, o chefe externa foi formada

gradualmente. Neste ponto, porque o aumento de fricção e

deformação da parede de branco e die cavidade unidade,

estresse extrusão aumentou dramaticamente.

O terceiro estágio é o estágio de formação do chefe externo. como

os fluxos de materiais, a deformação de metal era maior, e

cavidade gradualmente die está cheio, a frente do chefe externo começou

para formar o material e começou a fluir em ambas as extremidades, e

finalmente ângulo colapso foi formado na extremidade superior do

chefe externo.

B. A análise de tensão e deformação de forjamento processo de

chefe externa

A Figura 5 é a distribuição de tensão do processo de externo

chefe de forjamento. No início da saliência externa forjamento, o

estresse foi focada na área de contato do soco e

em branco, o stress de fundo branco era menor. O estresse do

a extremidade inferior da peça de trabalho aumenta acentuadamente no

fase tardia, resultando em densidade do material reforçado, a fim

para evitar a formação da cavidade, eo punção não pode

ser espremido através do branco. O movimento do punção

deve ser suspenso quando a espessura da parede e na parte inferior

espessura do branco estavam próximos.

Fig.5 distribuição O estresse do processo de forjamento de chefe externa

A distribuição estirpe do processo de forjamento de externo

saliência foi mostrado na Figura 6. Pode ser visto que a maior

deformação cumulativa foi localizado na área inferior do molde

cavidade, ao passo que a deformação cumulativa de área central era

relativamente pequeno.

Fig.6 distribuição A tensão do processo de forjamento de chefe externa

C. A análise do processo de forjamento de engrenagem interna

O processo de forjamento de engrenagem interna foi mostrado na Figura

Fig.7 O processo de forjamento de engrenagem interna

Pode ser visto que o material em branco começou a fluir a partir

lado interno para lado externo, ea forma foi formada

gradualmente à medida que a engrenagem interna soco caiu. o

deformação concentrada na área de engrenagem interna

formando. A Figura 8 é para o ponto de vista axial do processo de forjamento de

engrenagem interna, eo processo de enchimento de engrenagem interna pode ser

claramente demonstrado.

Fig. 8 A vista axial da engrenagem interna processo de formação

D. O estresse ea tensão análise de processo de forjamento de

engrenagem interna

A distribuição de tensões e deformações do processo de forjamento de

engrenagem interna foi mostrado na Figura 9.

Fig.9 distribuição o stress e a tensão da engrenagem interna forjar

processo

No processo de formação de engrenagem interna, a tensão

concentrados na parte inferior do perfurador. a maior

estresse está na área de contato em branco e socos. a estirpe

de material concentrado na raiz da engrenagem interna, e

a estirpe de outras peças era menor.

V. O TESTE DE FORJAMENTO

Os parâmetros em branco do tamanho e do processo foram otimizados

com base em resultados de simulação numérica, a quente e frio

morre de extrusão foram projetados e fabricados. Este esboço

teste foi realizado por meio de 800 toneladas prensa hidráulica.

A Figura 10 é para a prensa de teste e da peça de trabalho. os resultados

mostraram que: as situações que formam de saliência externa e

engrenagem interna eram melhores. Houve um ângulo colapso no

final do chefe externo, esta simulação coincide resulta bem.

Fig.10 imprensa O teste ea peça

VI. CONCLUSÕES

Neste trabalho, os processos de forjamento de chefe externa e

engrenagem interna para o setor automotivo foram introduzidas. eo

processos de forjamento foi simulado, a variação do fluxo de metal,

estresse e tensão foi obtida. O processo eo molde

estrutura foram otimizados. Esta pesquisa desempenha um papel orientador

sobre a concepção óptima dos processos de forjamento e as matrizes

estrutura para peças semelhantes.

RECONHECIMENTO

Este trabalho é apoiado pela China Ministério da Ciência e

Projetos de Tecnologia de 2009GJC10015, China Jiangsu

Província de ciência básica Projetos de Pesquisa BK2009695

Referências

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