汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化

精密锻造成形具有生产效率高、成形精度高、综合力学性能好等优点,是目前汽车变速箱间隔衬套的主要成形工艺。结合零件特点设计了间隔衬套精密锻造及切边模具,采用有限元分析方法对间隔衬套锻造成形过程、毛坯尺寸优化以及进行冲连皮过程进行了分析。
间隔衬套是汽车变速箱的主要零件之一,在汽车运行过程中承受较高的齿轮高速摩擦力和轴向应力,间隔衬套作为汽车变速器主要零部件需求很大,生产工艺有铸造、锻造和粉末冶金等,相比于其他生产工艺,精密锻造成形工艺生产的间隔衬套以力学性能优、体积小等优点,占据着间隔衬套总产量的70%左右,因此锻造成形是间隔衬套的主要成形工艺。
延长锻造模具寿命、提高材料利用率、实现自动化生产是提高锻造间隔衬套市场竞争力的关键问题所在。锻造过程数值模拟分析技术可以对包括零件加热、锻造、切边以及校正等精密锻造全过程进行有限元分析,是提高汽车零件精密锻造效率的重要手段。本文以某型号间隔衬套为分析对象,采用数值模拟分析方法对间隔衬套成形以及切边全锻造过程开展分析,为车用零件精密锻造成形工艺优化探索出一种实用的设计方法。

工艺方案及模具设计确定

某新型汽车变速器间隔衬套高25mm,外直径为 φ65mm、内圆直径为 φ39.8mm,材料为45 #钢。根据间隔衬套零件特点设计间隔衬套锻件如图1(a)所示。分模面设置在零件最大轮廓处,单面机械加工余量2mm,外斜度用2°、内斜度用3°;圆角半径R 为3mm、外圆角半径r 为1.5mm;间隔衬套的连皮类型为斜底连皮,厚度为4mm,内腔最大深度为42mm。根据上部分模特点,未设计飞边槽结构,锻造模具设计如图1(b)所示。

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图1

图1 锻件及模具示意图

有限元模型建立及参数设置

间隔衬套锻造成形以及冲孔过程模拟用有限元模型如图2 所示。为节约计算时间,锻造及冲孔均采用1/4 对称模型,冲孔采用Normalized Cockcroft & Latham 断裂准则,模拟用主要参数见表1。

锻造过程模拟及分析

间隔衬套锻造成形过程分析

采用棒状毛坯的间隔衬套锻件成形过程,如图3所示。锻造过程开始阶段,毛坯主要发生自由镦粗变形;当零件侧壁型腔填充满后,金属向下流动将下模底部填满;下模型腔基本充满后,金属材料随着上模向下移动而进行反向挤压流动,与上模底部接触后横向流动直到型腔全部填充,多余金属形成飞边。间隔衬套锻件成形过程载荷-行程曲线,如图4 所示,充满型腔阶段成形载荷大幅提高,形成飞边后成形载荷直线上升。

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图2

图2 锻造及冲孔过程有限元模型

表1 模拟基本参数

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图3

间隔衬套毛坯尺寸优化

不同尺寸毛坯成形等效应变分布,如图5 所示。 φ50mm×20mm、 φ52mm×20mm 毛坯不能充满型腔; φ52mm×25mm 毛坯可以完全充满型腔但产生大量飞边; φ50mm×25mm、 φ52mm×22mm、 φ52mm×23mm 均能完全充满型腔,成形过程中未发现缺陷并且也产生了适量的飞边。综合下料情况、飞边大小及材料利用率,最终认为 φ52mm×23mm为间隔衬套锻件毛坯最佳尺寸。

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图4

图3 零件成形过程示意图

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图5

图4 零件成形过程载荷-行程曲线

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图6

图5 不同毛坯尺寸成形等效应变分布图

间隔衬套冲孔过程分析

间隔衬套冲孔过程不同阶段等效应力,如图6 所示。图6(a)为锻造成形后间隔衬套锻件截面图;冲孔过程开始阶段,冲孔连皮与冲头接触区域开始发生塑性变形图6(b),随后整个冲孔连皮发生较大塑性变形图6(c);随着冲头快速下移冲孔连皮开始与锻件分离图6(d),变形主要发生冲孔连皮与冲头接触区图6(e)。图6(f)为冲孔后的间隔衬套,零件内表面断裂带明显,锻件整体未发生较大变形。

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图7

图6 冲孔过程等效应力分布

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图8

图7 毛坯、锻件与最终零件

工艺方案验证

采用优化后毛坯尺寸进行汽车变速箱间隔衬套锻件生产,锻造过程与模拟结果一致,如图7 所示,零件表面质量检测以及后续无损探伤均未发现缺陷,验证了汽车变速箱间隔衬套锻造全过程有限元模拟的可靠性。

结论

⑴根据零件特点设计了间隔衬套精密锻造模具,通过数值模拟分析将间隔衬套锻造过程分为自由镦粗、侧壁型腔填充满、下模底部填满、反向挤压、全部填充、形成飞边六个阶段。
⑵采用有限元分析方法对毛坯尺寸进行了优化,得到了最优的汽车变速箱间隔衬套锻件毛坯尺寸 φ52mm×23mm。
⑶对间隔衬套冲孔过程进行了数值模拟分析,得到的冲孔效果与实际锻造一致,验证了锻造全流程模拟的可靠性。

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的图9

技术中心主任工程师,主要从事材料精密成形工艺及模具开发。获得过公司科技进步一等奖,拥有3 项专利及2 项软件著作权。

——来源:《锻造与冲压》2020年第21期

锻造

汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的评论0条

    暂无评论

    汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的相关视频课程

    汽车变速箱间隔衬套精密锻造模具设计及坯料尺寸优化的相关案例教程

    随着车载总线数据库设计工具INTEWORK-VDE的推出,经纬恒润软件团队也对原HiFire.Sure软件进行了重构和升级,并重新命名为INTEWORK-VDC(Vehicle Database Convertor)。升级后的VDC软件更加简单易用,文件转换速度大幅提升,并且新增用户自定义模板、自定义属性、自定义检查项等功能。 INTEWORK-VDC是一款简单易用的数据库转换工具,可以实现车型通
    ✎ 关于汽车频道内容合集 汽车频道内容合集提供近一周来自技术邻的精选汽车干货,为用户推荐最精彩的内容,满足汽车用户的高质量阅读需求。 对汽车内容感兴趣👉关注技术邻汽车学院 资讯篇 1、豪情的魏建军,觉醒的长城 链接:https://www.jishulink.com/content/post/1810990 2、大连政策:10亿元专项资金,积极申报国家首批氢燃料电池汽车推广应用示范城市 链接:
    此次主要是给大伙讲解关于三菱PLC模拟量模块,拿其中模拟量输入模块(A/D)和模拟量输出模块(D/A)来做重点分享,加深对于这模块的了解程度,让你在后续用到这知识时能更加的得心应手。接下来就大伙相互学习了! 看完这些干货满满的知识点,相信大家对三菱PLC模拟量有进一步的了解!最近,很多人在后台留言说三菱PLC模拟量好难懂,不知道怎么学习。
    导读 追究多项电力事故根由发现,配电变压器 “以铝代铜”问题至今屡禁不止。由于这种现象较为隐蔽,生产完成后成品外观及接线端子很难识别,现有标准规定的试验项目很难发现。同时,吊芯解体检查属于破坏性方法,开展的难度较大,也不经济。 变压器造假 以铝代铜以次充好 尤其是配电变压器的用户分布在工业制造、房地产、高铁、交通、新能源发电等多个领域,用户对变压器的了解与变压器制造厂商的信息不对称。大量案例表明,
    在日常阀门的使用过程中往往会遇到各种各样的故障,阀门的阀体和阀盖泄漏是众多故障中的一种,产生这种现象的原因是什么呢?还有什么其他故障需要注意? 一、阀体和阀盖的泄漏 ► 原因: 1.铸铁件铸造质量不高,阀体和阀盖体上有砂眼、松散组织、夹渣等缺陷; 2.天冷冻裂; 3.焊接不良,存在着夹渣、未焊接,应力裂纹等缺陷; 4.铸铁阀门被重物撞击后损坏。 ► 维护方法: 1.提高铸造质量,安装前严格按规定进
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      项目客服
      培训客服
      0 0