直齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究

论文摘要

直齿锥齿轮精密锻造是指对齿轮锻造成形后,略作修整或不再修整即可达到齿轮精度要求的成形技术,即技术通过模具锻压的方式对齿轮进行加工,既可以防止金属纤维被切断,保证了工件的力学性能,又能节省材料并提高生产效率。近年来,随着汽车及农用机械产量逐年增加,其传动部件齿轮的需求量也越来越大。企业在市场中的竞争也日趋激烈,由于齿轮精密锻造技术既能提高生产效率,又能节省材料,因此齿轮精密锻造技术得到了大规模使用。但该技术与铣削加工相比,存在精度较低、有飞边产生等问题。在企业的实际生产中,普遍采用锻造与铣削相结合的工艺进行加工,即:先精密锻造成形加工后,再铣削修整使工件达到精度要求。但是由于铣削加工耗时较长,因此,齿轮的生产周期依旧较长。针对以上问题,国内外学者运用仿真软件对齿轮齿形过程及模具做了相关研究,但成形因素对齿轮的影响、温度对模具磨损的影响和模具精确设计方面尚待研究。本文选取直齿锥齿轮作为研究对象,使用UG建立直齿锥齿轮的三维模型;根据一步成形工艺中的精密锻造技术要求以及直齿锥齿轮零件图,设计出该型号直齿锥齿轮所对应的精密锻造模具;在金属成形理论基础及Archard磨损模型上,研究高温对硬度的影响;分析金属成形过程中,对金属成形抗力较大的因素,根据每个因素的特点选取水平值,设计正交模拟方案;运用金属成形仿真软件DEFORM-3D,对研究对象进行有限元仿真,通过正交模拟仿真确定工件成形的最优加工参数。基于最佳成形参数基础上的仿真结果分析,找出成形过程中的金属成形抗力和金属流动性之间的对应规律;通过对直齿锥齿轮成形抗力和金属流动对应规律的分析,对一步成形工艺调整,设计无飞边加工的多步成形工艺;根据设计的多步成形工艺,设计不同成形过程对应的模具;基于金属直齿锥齿轮成形过程中的最优加工参数,在多步成形的工艺流程下,对直齿锥齿轮成形进行有限元仿真分析,验证多步成形工艺的可行性;通过对直齿锥齿轮分步成形分析,依据工件和模具的有限元分析结果,将模具回弹和工件表面坐标变化补偿到对应模具中,设计出精确的模具;依据设计的多步成形加工工艺,运用精确设计的模具对直齿锥齿轮进行试验。研究结果表明,所设计的多步成形工艺,可以解决齿轮精密锻造过程中产生的飞边问题,并且只通过精密锻造即可达到直齿锥齿轮精度要求;此工艺中各阶段配套的模具与一步成形相比,磨损量及累计磨损率明显降低,模具寿命明显提高。所加工的直齿锥齿轮经过测量,达到了设计精度要求。目前多步成形工艺在盐城金刚星精密锻造有限公司得到良好的应用。

论文目录

中文摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 齿轮精密锻造概述

1.2 直齿锥齿轮精密锻造研究现状

1.3 研究背景及意义

1.4 研究内容

第二章金属成形理论与模具磨损模型构建

2.1 金属成形理论

2.2 模具磨损模型构建

2.3 本章小结

第三章一步成形工艺分析与正交试验

3.1 直齿锥齿轮工艺分析

3.2 有限元分析模型建立

3.3 正交模拟方案设计与仿真试验

3.4 一步成形结果分析

3.5 本章小结

第四章直齿锥齿轮分步成形工艺设计

4.1 分步锻造工艺设计

4.2 分步锻造工艺可行性验证

4.3 基于修正后磨损模型的各模具磨损值

4.4 本章小结

第五章模型腔精确设计

5.1 齿形腔精确设计方法

5.2 冷锻精整齿形腔的精确设计

5.3 冷锻模型腔回弹仿真分析

5.4 冷锻工件回弹仿真分析

5.5 冷锻模具齿形腔的精确设计

5.6 本章小结

第六章多步成形模拟与基于精确模腔试验结果对比

6.1 试验与模拟结果对比

6.2 模具磨损结果分析

6.3 本章小结

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈云

导师: 倪俊芳

关键词: 直齿锥齿轮,精密锻造,多步成形,有限元分析,弹性回复

来源: 苏州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,金属学及金属工艺,工业通用技术及设备,机械工业

单位: 苏州大学

分类号: TB115;TG316;TH132.41

DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.001097

总页数: 99

文件大小: 12665K

下载量: 72

直齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢