發(fā)布時(shí)間：2020-08-26 21:00

【摘要】：齒形零件的制造水平是一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)水平的重要體現(xiàn),以冷滾打?yàn)榇淼慕鼉舫尚喂に囀驱X形制造技術(shù)研究的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。近十年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用新技術(shù)、新方法對(duì)冷滾打技術(shù)進(jìn)行研究,得到很多研究成果,改變了長(zhǎng)期以來(lái)冷滾打成形工藝以生產(chǎn)試制為主,欠缺理論指導(dǎo)的研究方式。但對(duì)冷滾打成形機(jī)理研究深度仍然不夠,尚無(wú)對(duì)冷滾打成形輪廓形態(tài)控制方面的研究,沒有綜合考慮成形精度和生產(chǎn)效率的工藝技術(shù)研究,也沒有高效預(yù)測(cè)冷滾打成形力的解析模型,無(wú)法對(duì)冷滾打設(shè)備的制造和工藝研究進(jìn)行理論指導(dǎo)。本文以精密高速冷滾打運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)為研究重點(diǎn),在冷滾打成形工藝技術(shù)所涉及的輪廓形態(tài)控制、力能參數(shù)確定以及工藝參數(shù)確定等方面展開研究,并以此為基礎(chǔ)對(duì)奇數(shù)齒齒形零件冷滾打成形方法、成形過(guò)程和成形力進(jìn)行研究。本文以理論分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法為主,涵蓋了數(shù)學(xué)建模方法、塑性力學(xué)傳統(tǒng)分析方法、有限元法和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法,并利用各種方法對(duì)所得結(jié)論進(jìn)行了分析和相互驗(yàn)證。建立了滾打輪成形運(yùn)動(dòng)曲線的數(shù)學(xué)模型,對(duì)干涉量進(jìn)行了表征,證明了連續(xù)分度冷滾打?qū)儆谡钩煞?揭示了干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理,計(jì)算了干涉量在齒形和齒向的分布情況,為滾打輪的齒廓修形提供了理論依據(jù)。利用傳統(tǒng)方法和干涉量分析法計(jì)算了滾打輪安裝角,指出傳統(tǒng)方法的不足,認(rèn)為安裝角的確定應(yīng)建立在對(duì)齒形、齒向誤差綜合分析的基礎(chǔ)上。計(jì)算了連續(xù)分度冷滾打的齒向誤差,提出了減小齒向誤差的方法。以冷滾打成形缺陷控制為目的,研究齒形輪廓形態(tài)的控制方法。建立了與實(shí)際冷滾打過(guò)程相符的有限元仿真模型,對(duì)輪齒的隆起過(guò)程進(jìn)行研究,揭示了凹頂、端面飛邊、弓形輪齒和齒面波紋產(chǎn)生的機(jī)理,計(jì)算了齒坯端平面半徑,為控制齒坯兩端的塌陷,對(duì)齒坯端平面半徑進(jìn)行了修正。計(jì)算了齒面波紋度誤差,進(jìn)行了冷滾打?qū)嶒?yàn),實(shí)際測(cè)量了齒槽底面波紋度誤差,與理論分析結(jié)果十分接近。最后,提出了控制齒面波紋度誤差的方法。為確定冷滾打力能參數(shù),建立了高效的冷滾打成形力預(yù)測(cè)解析模型。對(duì)冷滾打變形區(qū)特點(diǎn)進(jìn)行研究,結(jié)果表明變形區(qū)參數(shù)不斷變化,冷滾打?qū)儆诶鄯e增量的幾何變形過(guò)程。將單次冷滾打過(guò)程離散為無(wú)限多個(gè)冷滾軋過(guò)程,計(jì)算了冷滾打單位壓力、冷滾打徑向力和切向力,結(jié)果表明冷滾打切向力較小,對(duì)力能參數(shù)的確定影響不大。以冷滾打徑向力為研究重點(diǎn),對(duì)解析模型進(jìn)行參數(shù)修正,利用有限元法對(duì)修正后的解析模型進(jìn)行了驗(yàn)證。改造臥式銑床進(jìn)行冷滾打成形力測(cè)量實(shí)驗(yàn),測(cè)量結(jié)果和解析模型計(jì)算結(jié)果一致性良好。從冷滾打生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性上考慮,研究冷滾打工藝參數(shù)和材料對(duì)冷滾打成形過(guò)程的影響。利用有限元軟件DEFORM-3D分別研究了進(jìn)給量、滾打輪回轉(zhuǎn)半徑和材料對(duì)冷滾打干涉量、齒坯受力情況、成形精度和齒面波紋度誤差的影響,給出了取值的理論依據(jù)。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中兩對(duì)應(yīng)滾打輪最小距離略小于齒根圓直徑的原因進(jìn)行分析,給出了修正量計(jì)算方法,通過(guò)有限元仿真驗(yàn)證了修正量計(jì)算方法的正確性。在冷滾打成形運(yùn)動(dòng)、齒坯受力情況、成形過(guò)程和齒面波紋度誤差等方面對(duì)奇數(shù)齒冷滾打過(guò)程進(jìn)行研究。當(dāng)考慮單滾打輪成形時(shí),奇數(shù)齒冷滾打不同于偶數(shù)齒,左、右齒面成形精度不同;當(dāng)考慮兩對(duì)應(yīng)滾打輪成形時(shí),其成形過(guò)程更為復(fù)雜,兩對(duì)應(yīng)滾打輪作用效果依次疊加,成形精度較偶數(shù)齒冷滾打低。利用解析模型對(duì)奇數(shù)齒冷滾打徑向力和橫向力進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)果和仿真結(jié)果一致性良好。研究結(jié)果驗(yàn)證了奇數(shù)齒冷滾打成形技術(shù)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG61


本文編號(hào)：2805691