锥齿轮精密冷摆辗成形在“材料成型数值模拟”课程教学中的应用钱东升+邓加东---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除------本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---摘要有限元数值模拟技术作为一种高效低成本的分析手段，被广泛应用于各工程领域，也是工科院校面向本科生开设的专业课之一。本文以锥齿轮精密冷摆辗成形有限元模拟为例，介绍了DEFORM-3D软件在“材料成型数值模拟”课程教学中的具体应用，使学生掌握了关键建模技术和数值分析方法，提高了解决实际工程问题的能力。关键词锥齿轮冷摆辗数值模拟课程教学：G424：ADOI：10.16400/jki.kjdks.2016.10.055AbstractFiniteelementnumericalsimulationtechnology，asakindofhighefficiencyandlowcostanalysismethod，hasbeenwidelyusedinvariousengineeringfields，andisalsooneoftheprofessionalcoursesforundergraduatestudentsinengineeringcolleges.Thebevelgearprecisioncoldrotaryforgingformingfiniteelementsimulationasanexample，introducesthesoftwareDEFORM-3Dinthematerialmoldingnumericalsimulation"teachinginthespecificapplication，makestudentsgraspthekeymodelingtechnologyandthenumericalanalysismethod，toimprovetheabilityofsolvingpracticalengineeringproblems.Keywordsbevelgear；coldringrolling；numericalsimulation；courseteaching0引言“材料成型数值模拟”是工科院校面向材料成型方向学生开设的专业基础课之一。随着国家工程建设和科学技术的不断发展，对利用计算机技术解决工程应用问题的要求越来越高。由于“材料成型数值模拟”涉及材料力学、有限元理论和加工工艺等多学科知识，①是一门理论性、工程性和实践性都很强的课程，初学者在使用数值模拟软件的过程中会面临简化结构、建立材料模型、划分网---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---格和设置边界条件等关键问题，加大了本课程的教学难度。因此在教学课程中可通过实例演示的方法激起学生的学习兴趣，加强学生的感性认识，从而获得良好的教学效果。锥齿轮是相交轴间的运动和动力传递基础件，具有传动平稳、承载能力高、噪音低等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、机械、仪表等众多领域。其加工方法主要包括传统切削加工和精密锻造成形。切削加工材料利用率和生产效率低，而且破坏了流线完整性，产品性能降低。精密锻造可直接成形出齿形，实现少无切削加工。常用的精密锻造方法有模锻和摆辗成形，②③④其中摆辗是一种局部回转成形，属于特种锻造范畴，具有成形力小、尺寸精度高的技术特点。其成形原理如图2所示，摆辗过程中，由圆锥形上模局部加压于毛坯，并绕机器主轴连续转动，而下模不断向上推动毛坯完成进给，直到毛坯被反复辗压填充模具型腔。本课程以锥齿轮精密冷摆辗成形为实例，介绍了其在“材料成型数值模拟”课程中的应用。通过该课程的教学，不仅可以让学生初步掌握数值模拟技术，同时能够让学生更加清楚地了解锥齿轮精密冷摆辗成形技术，为材料成型专业的学生打下了坚实的应用基础。1数值模拟实践教学1.1理论分析数值模拟已成为继理论分析、实验测试后的第三大科学研究方法，包括有限差分法、有限体积法、有限元法和边界元法。其中有限元法可通过对变形体离散分析，模拟整个成形过程的材料流动变化规律，成为目前分析和处理非线性问题的最好工具。有限元法的实质是指将实际结构离散成规则的单元体，再对单元体进行分析和集成，从而得到满足工程精度的近似结果。对于有限元模拟来说，计算精度和计算效率是一对矛盾体，因此选用何种模拟软件、建立什么样的有限元模型成为数值模拟过程中的关键步骤。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---1.2锥齿轮冷摆辗成形建模过程分析锥齿轮冷摆辗是一个复杂的弹塑性、大变形力学过程，具有高度的几何非线性、材料非线性和边界非线性等特点。因此采用刚塑性隐式通用有限元软件DEFORM-3D模拟锥齿轮冷摆辗成形过程。由于锥齿轮冷...