超越離合器齒輪冷擠壓工藝的仿真分析與研究

擠壓成形是一種無屑成形的先進制造技術之一，它具有優(yōu)質、高效、低耗的特點。型腔內曲面為阿基米德螺線型花瓣的超越離合器齒輪，是工程機械上一種常用零件，在實際生產中需求量很大，但壁厚不均勻，機械切削加工難度很大，有采用機加工與焊接相結合的工藝方法，這樣不但費時費料，加工成本高，且強度低、整體精度差，滿足不了日益提高的綜合性能的要求，而采用擠壓成形工藝能較好的解決此問題。超越離合器齒輪(圖1)的擠壓成形符合復雜杯一桿復合擠壓成形的工藝特征，根據金屬的流動試驗，型腔內曲面為阿基米德螺線形花瓣的超越離合器齒輪擠壓的金屬流動屬于杯一桿復合擠壓中的過渡方式，其流動規(guī)律復雜，零件擠壓工藝方案的理論分析結果與實際的流動方式存在差異，容易導致設計失敗。而采用3D 鍛造模擬分析軟件Qform 進行數(shù)值模擬能在一定程度上模擬出金屬的流動規(guī)律，為設計正確的試驗工藝方案提供更有力的理論依據。

零件擠壓成形的工藝設計

擠壓零件的工藝性分析

超越離合器齒輪是屬于復雜杯桿形零件，上型腔內曲面為阿基米德螺線形花瓣，壁厚不均勻，容易引起金屬的流動不均勻，使擠壓件的形狀畸變，而且超越離合器齒輪中間部分是節(jié)圓直徑為24.5mm 的圓柱齒輪，根據零件圖要求保證齒輪的上型腔和齒輪同心，所以要把齒輪的內型腔和齒輪同時擠壓成形，因此超越離合器齒輪冷擠工藝屬復合擠壓，金屬在壓力作用下呈雙向流動。正擠部分金屬流動容易，特別是中心部分金屬流動速度遠大于直齒齒頂部分，因此易將直齒齒頂部分拉裂。而正因為中心部分金屬向下流動速度過大，又造成了上型腔底部嚴重缺料，因此上型腔底部處也易產生裂紋。為了減少金屬向下的流量，尤其減少零件心部過大的向下流量，考慮采用空心的坯料，從而避免直齒齒頂部、上型腔底部兩處因缺料而產生的裂紋。

1.2.2 動物分組 所有動物飼養(yǎng)于室溫中，自由飲水飲食1周，然后按隨機數(shù)字法將其分為正常對照組、慢性支氣管炎模型組、桿努盡煙低劑量組、桿努盡煙高劑量組及桂龍咳喘寧陽性藥物組，每組10只。

超越離合器齒輪擠壓件設計

在參照超越離合器齒輪零件圖的前提下，為了改善變形條件，降低變形阻力，在臺階過渡處設計圓角，為了改善金屬流動狀況，有利于齒輪部分成形，在

31.5mm 到

28mm 的臺階采用錐面過渡，錐角為90°，同時由于正擠壓成形時，坯料中心部位的流速大于邊緣部位的流速，所以造成齒輪部分的下端面齒形不飽滿，而且齒輪下面還有個臺階，一次成形比較困難，可以采用貫穿擠壓的方法，下半部分全部成形為齒輪，成形后通過機加工切成要求的齒輪厚度，擠壓件圖如圖2 所示。

工序設計

超越離合器齒輪所用的材料為高強度合金鋼20CrMnTi，其供應狀態(tài)強度高、變形抗力大、塑性差，存在加工硬化現(xiàn)象?？梢圆捎?0 鋼作為毛坯材料代替，大大減小成形的變形抗力，由于采用空心毛坯，可以減少制造毛坯的切削量，同時擠壓成形后，材料的機械性能大幅度提高，各項性能指標滿足零件的性能要求。制定成形工藝流程(圖3)為：下料→制坯→擠壓成形→機加工→入庫。

工藝計算

⑴成形過程模擬。

缺鐵性貧血在6歲以下的貧血患者中占90%[2],這主要是由于疾病早期并無特異表現(xiàn),家長難以察覺。此疾病與鐵元素吸收障礙、攝入不足等均有直接關系,機體可見持續(xù)性鐵元素缺乏,進而造成血紅蛋白合成功能下降[3~6],影響細胞充盈程度,最終引發(fā)小細胞低色素性貧血,同時,導致紅細胞體積變化,可見其體積不均勻。地中海貧血則主要是因珠蛋白肽鏈合成障礙所致,根據其基因型可分為單純性α地貧、單純性β地貧、αβ復合型地貧。其中受基因缺陷影響,不同患兒珠蛋白肽鏈也不盡相同,故而患兒可能會出現(xiàn)不同臨床表現(xiàn),嚴重者可導致進行性溶血性貧血[4~5]。

Qform 軟件模擬的成形過程，在成形過程中發(fā)現(xiàn)，該零件在復合擠壓過程中，金屬存在一個明顯的分流層，該層為上凸模擠壓阿基米德螺線形花瓣部分的圓角與正擠出口圓角連線所形成的圓環(huán)形區(qū)域，該區(qū)域內側金屬向正擠壓出口流動，外側金屬向反擠壓出口方向流動，由于反擠壓出口的摩擦阻力較大，所以正擠壓速度高于反擠壓速度，但是由于齒形成形比較困難，而且成形量大，造成上部阿基米德螺線形花瓣內腔優(yōu)先于下部分齒輪先完成成形。最終成形的速度和流動應力圖見圖5(圖中細線長短表示金屬流動速度大小)，在復合擠壓過程中，流動等效應力最大的地方集中在擠壓件擠壓分流的地方，在坯料的棱部也有少許較大應力，最大流動等效應力220.3MPa，未超過材料的許用應力，仍應注意避免產生內部裂紋。在成形過程中，由于零件中心層的金屬流動快，遠大于外層金屬流動，在一些劇烈的摩擦區(qū)域，如齒輪成形部分，外層金屬不但不會向下流動，反而會向上流動，形成渦流運動，結果產生縮孔。由于該零件的內型腔是五個花瓣狀的，不是對稱的，擠壓時受力不均勻，零件中間

14mm 的孔屬于階梯形內孔，一次成形由于受力不均勻，造成金屬流動不均勻，在中間孔

14mm 附近會出現(xiàn)塌陷。

⑵擠壓力的計算。

公式計算法：鋼冷擠壓成形時，其擠壓力可按下式估算：

F ＝Ap ＝AxnKσ

式中：F——擠壓力(kN)； p——單位擠壓力(MPa)；x——模具形狀系數(shù)；n——擠壓變形程度系數(shù)；K——安全系數(shù)、一般取1.3；σ

——擠壓前毛坯的抗拉強度；A——坯料截面面積(mm

)。

⑴由于坯料和模具結構特點，選取坯料和模具的1/4 進行模擬，可以減小模擬的運算量；

圖6 所示為該材料成形擠壓過程的行程一載荷曲線?？梢钥闯觯畛鯊秃蠑D壓的壓力比較小，壓力變化比較平穩(wěn)，到了上型腔成形完成，齒輪單獨成形階段，壓力顯著變大，整個齒輪單獨成形階段，擠壓力波動不大，但擠壓力很大，此階段對模具和設備的強度和剛度要求很高，最大成形力為1360kN，模具的強度設計和設備的選用要以此階段為依據。

成形方案的模擬分析

模擬模型的建立

圖4 為該零件的立體圖，現(xiàn)使用Qform 軟件進行數(shù)值模擬分析。

F ＝Ap ＝AxnKσ

＝217.8×10

×1.2×6×1.3×400×10

＝815.4kN

⑵坯料和模具由SolidWorks 軟件保存step 文件導入后，劃分網格毛坯的單元數(shù)13196 個，結點數(shù)6600 個；

從圖8(a)、圖8(b)可以看出，帶內誤差補償前，成像場景中強目標距離向旁瓣很高，遠端旁瓣數(shù)值也較高，會遮蓋周圍弱目標，成像效果很差。經過帶內幅度和相位誤差補償后，旁瓣數(shù)值降低十分明顯，遠端旁瓣對周圍目標的影響非常小，成像質量得到明顯改善。綜合以上處理結果可知，子帶內幅度和相位誤差得到了有效的補償。

我國的教育機構，主張寓教于樂的教學模式，讓孩子在玩中學習，玩得盡興，學的扎實，這一先進的教育理念，以人為本，尊重孩子的天性，讓他們在放松的狀態(tài)下主動學習，發(fā)散思維，更能深入完成語文習作的練習。信息化背景下，電教媒體被廣泛應用到教學中，老師通過電教媒體，搜索適合小學生課堂上的一些益智游戲，貼近課堂教學內容，調動整個班級的學生參與游戲中，每個人都能得到鍛煉。例如小學語文課本中《小貓釣魚》一課，利用多媒體教學，進行生動的動畫播放，加深學生對課文的印象，再組織學生進行角色扮演游戲。游戲中，學生說出的“臺詞”，就是他們看圖說話的一種習作方式，使學生在愉快的游戲中就完成了其重要的語文習作練習，事半功倍。

⑷邊界條件為常摩擦模型，模具用的潤滑劑MoS

，摩擦因子0.5；

1994年中國足球走向職業(yè)化道路，建立了甲級A組聯(lián)賽(簡稱甲A)，到2003年十年間中國職業(yè)足球的發(fā)展獲得了初步的效果，社會各界對中國足球聯(lián)賽的關注度不斷提高，中國足球職業(yè)聯(lián)賽也逐步建立起了有自身特色的模式。2004年中國足球協(xié)會超級聯(lián)賽在天津正式開幕(簡稱中超)，開創(chuàng)了中國足球的新紀元，它是參照英超聯(lián)賽制度進行完善的，但發(fā)展效果并不理想。中超聯(lián)賽發(fā)展期間暴露了很多問題，例如運營管理、聯(lián)賽的公平性等問題嚴重阻礙了聯(lián)賽發(fā)展。因此，有必要對中超聯(lián)賽的運營管理、組織傳播、上座率、引進外籍球員等問題進行深入研究。通過研究中超聯(lián)賽的現(xiàn)狀、存在的問題與原因，尋找解決方法，有助于足球改革發(fā)展的順利進行。

碎片化信息在機器學習處理下成為知識庫中的知識?，F(xiàn)在問題是學習者獲取的碎片化信息往往難以構成一個比較合理的語義關系圖。例如學習者接觸到“flower”時候，但是很長一段時間內也一直沒有出現(xiàn)關系密切的“l(fā)eaf”，機器學習的規(guī)則應能發(fā)現(xiàn)此問題并自動增補關系密切的知識變量。

⑸壓機速度為0.006m/s，壓力最大載荷315 噸；⑹冷擠溫度為20℃。

Qform 軟件模擬的成形過程及分析

⑴毛坯尺寸的計算。

因此可以選擇315 噸的液壓機。

⑵擠壓工藝的改進。

⑶材料：選用材料20 鋼；

①擠壓零件的改進，為了有利于一次成形，去掉階梯形內孔，即去掉

14mm 的中間孔，如圖7 所示，

14mm 中間孔通過機加工獲得，這樣可以有效提高成形零件的質量；

②為了減小擠壓力，有利于零件成形，改善模具的潤滑條件，采用摩擦因子更小的潤滑劑，并在零件的臺階處設置較大圓角，便于金屬流動；

針對這一情況，有如下建議：(1)直接補貼創(chuàng)業(yè)企業(yè)和團隊。調整租金補貼的對象，從對孵化器運營方的補貼，改為直接補貼給符合條件的企業(yè)，尤其加大對處于開創(chuàng)初期的企業(yè)和團隊的補貼力度，條件允許的話，讓個別團隊可以拎包加盟。(2)以獎代補。在開發(fā)區(qū)建設前期，為吸引資本投資孵化器建設，對孵化器適當扶持是應該的，但現(xiàn)在孵化器建設發(fā)展到這一階段，不能夠一成不變地繼續(xù)實行利益均沾的普惠型的補貼政策，要防止“二房東”的現(xiàn)象，防止孵化器企業(yè)間出現(xiàn)基于補貼不一的情況下的惡性競爭，可以考慮逐步撤銷原來孵化器租金補貼的政策，以獎代補，對管理規(guī)范、發(fā)展趨勢好的孵化器實行獎勵性補助。

③為了減少渦流，給凸模和凹模采用不同的潤滑劑，凸模的潤滑劑摩擦因子大，凹模的潤滑劑摩擦因子??；

1.舊詞新義。舊詞新義，屬于現(xiàn)代漢語新詞語的一種類型，它是指二十世紀90年代以前就存在的，在二十世紀90年代以后出現(xiàn)了新的意義和新的用法的詞。我們這里把二十世紀90年代以前就使用的詞義叫舊義，把二十世紀90年代以后出現(xiàn)的詞義叫新義。①例如：

④減小凹模齒輪成形的工作帶高度，把工作帶高度減小到2.5mm，可以大大減小坯料和凹模之間摩擦力。

⑶擠壓工藝改進后的模擬結果。

擠壓工藝改進后，如圖8 改進工藝后最終成形的速度和流動應力圖所示，消除階梯形孔擠壓成形出現(xiàn)的塌陷現(xiàn)象。如圖9 改進后的最終成形的有效應變圖所示，大大減少了擠壓成形由于摩擦因素和金屬流動不均勻造成的縮孔現(xiàn)象，提高了成形零件的質量。如圖10 改進工藝后擠壓過程的行程一載荷曲線所示，明顯降低擠壓力，改進工藝后的最大擠壓力為1120kN，比沒有改進前降低240kN，有效保護模具，降低擠壓時的能耗。

結束語