两道式正齿轮分流冷锻有限元素模拟分析-国立虎尾科技大学机构典藏.PDFVIP

國立虎尾科技大學學報 第二十六卷第二期 （民國九十六年六月）：19-26 兩道式正齒輪分流冷鍛有限元素模擬分析 1* 2 3 許源泉 林萬益 陳建利 1 國立虎尾科技大學機械與電腦輔助工程系副教授 2 國立虎尾科技大學機械與電腦輔助工程系講師 3 國立虎尾科技大學機械與電腦輔助工程系四技生 摘 要 塑性成形齒輪具有頗多優異特性，故漸受重視。本研究提出兩道式分流冷鍛法以進行正齒輪的塑性 成形，應用三維剛塑性有限元素法來進行正齒輪閉式模鍛的數值模擬分析，以探討正齒輪兩道式分流冷 鍛與傳統單道式冷鍛在胚料塑性流動變形、成形負荷、齒輪鍛件應變分佈及模具應力分佈的差異。研究 發現，此種兩道式分流冷鍛的新方案能達到增加材料流動、較佳齒形充填、降低成形負荷及模具應力、 強化輪齒效果等特性，顯示此新設計方案的確是具有相當的可行性與優異性。 關鍵字：正齒輪、分流法、有限元素法。 *連繫作者：國立虎尾科技大學機械與電腦輔助工程系，雲林縣虎尾鎮文化路 64號。 Tel: +886-5-6315306 Fax: +886-5-6315310 E-mail: jasonych@nfu.edu.tw 19 國立虎尾科技大學學報 第二十六卷第二期 （民國九十六年六月）：19-26 壹、 前 言 貳、 剛塑性有限元素模擬 各式機械零件中，齒輪扮演著傳遞能量的重要 在金屬塑性成形的製程中，利用有限元素法進 角色，傳統切削式齒輪製造方法不但材料利用率不 行解析是相當常見的一種模式，也是目前金屬成形 高，且經過切削後，工件本身的晶粒流線被切斷， 發展的潮流。有限元素法是一種高效能的金屬成形 導致齒輪本身的強度下降，故齒輪精鍛技術漸受重 解析法，在推演的過程當中，主要是以滿足力平衡 視[1]。 方程式、降伏準則、構成方程式、幾何相容方程等 但是因為正齒輪冷鍛充填困難、成形負荷大、 基本方程式及邊界條件。 流動性差、產品品質與精度不易控制、模具壽命不 有限元素形式變分原理用於剛塑性材料可寫 易掌握，齒輪冷鍛模具材料費用高、加工精度要求 成一泛函數如下[16]： 高，在成形過程中一連串的變量，如加工方法的變 更、齒模的修正、模具尺寸的調整、甚至胚料大小、 i i π σ⋅ε⋅dv − F ⋅u ⋅ds (1) ∫ ∫ 潤滑等