مدلسازی هندسی، تحلیل کرانه فوقانی و شبیه سازی جریان فلز در فورجینگ دقیق چرخ دنده های ساده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی کرمانشاه:

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

 
این مقاله به تشریح مدلسازی پارامتریک چرخ دنده ساده، اجزاء قالب فورجینگ دقیق آن و تخمین نیروی شکل دهی به روش کرانه فوقانی می­پردازد. با وارد کردن مشخصات هندسی چرخ دنده ساده شامل مدول، تعداد دندانه، زاویه فشار، عرض چرخ دنده و شعاع سوراخ داخلی به برنامه کامپیوتری نوشته شده به زبان Visual Basic، مدل توپر آن در محیط نرم افزارSolidWorks ایجاد می­شود. پس از آن ابعاد بیلت و اجزاء قالب فورجینگ دقیق به طور خودکار طراحی شده و مدل سه بعدی آنها ایجاد می­شوند.برای تحلیل کرانه فوقانی یک نیم دندانه با پروفیل اینولوت مد نظر قرار گرفته و منطقه تغییر شکل به شش ناحیه تقسیم شده است. با استفاده از میدان سرعت جدیدی که در این مقاله ارایه شده و در آن پدیده بشکه­ای شدن دندانه لحاظ شده منحنی تغییرات نیروی شکل دهی بر حسب درصد کاهش ارتفاع بیلت با استفاده از برنامه کامپیوتری نوشته شده به زبان MATLAB  بدست آمده است. در انتها نیز نتایج حاصل از تحلیل کرانه فوقانی با نتایج بدست آمده از شبیه سازی به روش حجم محدود (نرم افزار SuperForge) و همچنین نتایج تئوری و آزمایشهای انجام شده توسط سایر محققین مقایسه شده­اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Geometric Modeling, Upper Bound Analysis and Finite Volume Metal Simulation of Spur Gear Precision Forging

نویسندگان [English]

  • Sajad Rasaee 1
  • Heshmatollah Haghighat 2
چکیده [English]

Parametric geometric modeling of spur gears, precision forging die set modeling and upper bound analysis were studied in this paper. Module, teeth number, pressure angle, gear width and bore radius of the spur gear were input to a computer program, written with Visual Basic in SolidWorks, and then solid model of that was constructed in SolidWorks. Then billet and precision forging die set were designed and modeled. For upper bound analyze, half pitch of a tooth with involute curve has been divided into six deformation zones. A new kinematically admissible velocity field that includes bulging of the tooth has been proposed. Forging load obtained using the upper bound were compared with theoretical and experimental results carried out in literature and also using SuperForge of FVM simulation package.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Precision forging
  • spur gear
  • geometric modeling
  • Upper bound
  • bulge
  • Finite Volume

مراجع

[1] Dean, T. A.; "The Net Shape Forming of Gears", Materials and Design, Vol. 21, No. 2, p.p. 271-278, 2000.
[2] Abdel-Rahman, A. R. O.; Dean, T. A.; "The Quality of Hot Forged Spur Gear Forms, Part II: Tooth Form Accuracy", Int. J. Mach. Tools Des. Res., Vol. 21, No. 2, p.p. 129-141, 1981.
[3] Abdul, N. A.; Dean, T. A.; "An Study of the Forging of Spur Gear Forms", Int. J. Mach. Tool Des. Res., Vol. 26, No. 2, p.p. 113-123, 1986.
[4] Choi, J. C.; Choi, Y.; "A Study on the Forging of External Spur Gears:Upper-Bound Analyses and Experiments", International Journal of Machine Tools and Manufactute, Vol. 38, p.p. 1193-1208, 1998.
[5] Chitkara, N. R.; Bhutta, M. A.; "Forging and heading of hollow super gear forms: an analysis and some experiments", International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 41, p.p. 1159–1189, 1999.
[6] Chitkara, N. R.; Bhutta, M. A.; "Shape heading of splines and solid super gear forms: an analysis and some experiments", International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 43, p.p. 1073–1106, 2001.
[7] Hsu, H. H.; "A Study on Precision Forging of Spur Gear Forms and Spline by the Upper Bound Method", International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 44, p.p. 1543–1558, 2002.
[8] Sadeghi, M. H.; "Gear Forging: Mathematical Modeling and Experimental Validation", Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 125, p.p. 753-762, 2003.
[9] Chengliang, H.u.; Kesheng, W.; Quankun, L.; "Study on a new technological scheme for cold forging of spur gears", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 187–188, p.p. 600–603, 2007.
[10] Kang, J. H.; Lee, K. O.; Je, J. S.; Kang, S. S.; " Spur gear forging tool manufacturing method considering elastic deformation due to shrink fitting", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 187–188, p.p. 14–18, 2007.
[11] Cai, J.; Dean, T. A.; Hu, Z. M.; "Alternative die designs in net-shape forging of gears", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 150, Issues 1-2, p.p. 48-55, 2004.
[12] Choi, J.; Cho, H. Y.; Jo, C. Y.; "An Upper-bound Analysis for the Forging of Spur Gears", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 104, p.p. 67-73,

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار