Simulation des Herstellungsprozesses präzisionsgeschmiedeter Zahnräder mit der Finite-Elemente-Methode:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 20]
160 Berichte aus dem Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen |
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| adam_text | Titel: Simulation des Herstellungsprozesses präzisionsgeschmiedeter Zahnräder mit der Finite-Elemente-Met
Autor: Nägele, Hubert
Jahr: 1995
INHALTSVERZEICHNIS _V Inhalt s Verzeichnis Symbolverzeichnis VIII 1 Einleitung 1 2 Aufgabenstellung 3 3 Stand der Kenntnisse in der Prozefisimulation 5 3.1 Simulation von Umformprozessen mit der FEM............. 5 3.2 Netzneugenerierung (Remeshing)..................... 7 3.3 Beschreibung des Wärmeübergangs .................... 11 3.3.1 Wärmeübergang an die Umgebungsluft.............. 11 3.3.2 Wärmeübergang zwischen metallischen Körpern......... 12 4 theoretische Beschreibung des Wärmeübergangs 15 4.1 Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten bei Konvektion..... 15 4.1.1 Wärmeübergang durch erzwungene Konvektion......... 16 4.1.2 Wärmeübergang durch freie Konvektion............. 17 4.1.3 Vertikale ebene Flächen ...................... 18 4.1.4 Vertikaler Zylinder......................... 19 4.1.5 Horizontale ebene Flächen..................... 19 4.1.6 Geneigte ebene Flächen ...................... 20 4.1.7 Horizontal gekrümmte ebene Flächen............... 20 4.1.8 Vorgehen bei komplexen Geometrien............... 21 4.2 Wärmeübergang durch Strahlung..................... 22 4.3 Wärmeübergang beim Kontakt zweier Oberflächen ........... 24
VI_ INHALTSVERZEICHNIS 4.3.1 Dm Kontaktflächenmodell..................... 24 4.3.2 Wärmeübergang durch Leitung in den Kontaktpunkten..... 25 4.3.3 Wärmeübergang durch die gasgefüllten Hohlräume....... 28 4.3.4 Der gesamte Wärmeübergangskoeffizient............. 30 4.3.5 Berücksichtigung des Schmiermittels............... 30 4.4 Wärmeübergang in den einzelnen Prozeßsequenzen ........... 32 4.4.1 Aufheizen des Werkstückes im Ofen................ 32 4.4.2 Transport des Werkstückes zum Gesenk ............. 32 4.4.3 Liegen im Gesenk vor der Umformung......... 33 4.4.4 Umformung des Werkstücks.................... 33 4.4.5 Liegen im Gesenk nach der Umformung........_...... 34 4.4.6 Abkühlung des Werkstücks auf Raumtemperatur ........ 34 4.5 Implementation des variablen Wärmeübergangswertes in das FE-System 35 4.5.1 Wärmeübergang an die Umgebungsluft.............. 35 4.5.2 Wärmeübergang während der Umformung............ 35 5 Experimentelle Untersuchungen zur Theorie des Wärmeübergangs 37 5.1 Wärmeübergang an die Umgebungsluft.................. 37 5.2 Wärmeübergang beim Kontakt metallischer Körper........... 38 6 Präzisionsschmieden von Kegelrädern 40 6.1 Problembeschreibung............................ 40 6.2 Ablauf des Präzisionsschmiedeverfahrens................. 40 6.3 Aufbau des FE-Modells und Durchführung der Berechnungen...... 41 6.4 Parametervariation 45
INHALTSVERZEICHNIS _VII 6.4.1 Einfluß der Stempelgeschwindigkeit................ 45 6.4.2 Einfluß der Vorformgeometrie................... 46 6.5 Experimentelle Untersuchungen...................... 47 7 Präzisionsschmieden von Planetenrädern 48 7.1 Problembeschreibung............................ 48 7.2 Ablauf des Präzisionsschmiedeverfahrens................. 48 7.3 Aufbau des FE-Modells und Durchführung der Berechnungen...... 49 7.4 Mathematische Beschreibung der schwimmenden Matrize........ 50 7.5 Implementation der schwimmenden Matrize in das FE-System..... 51 7.6 Parametervariation............................. 52 7.6.1 Einfluß der Ofentemperatur.................... 52 7.6.2 Einfluß der schwimmenden Matrize............... . 53 8 Zusammenfassung 55 A Abbildungen 57 B Literaturverzeichnis 113
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