本文關(guān)鍵詞：從動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從動螺旋錐齒輪是汽車車橋的一個重要零件,近年來,隨著汽車產(chǎn)業(yè)的繁榮,從動螺旋錐齒輪毛坯的需求量越來越高。與傳統(tǒng)的齒輪毛坯開、閉式模鍛生產(chǎn)工藝相比,輾環(huán)工藝生產(chǎn)大型從動螺旋錐齒輪毛坯,具有設(shè)備噸位小、工作環(huán)境好、材料利用率和生產(chǎn)率高等多方面的優(yōu)點。磨損失效和疲勞失效是從動螺旋錐齒輪毛坯閉式模鍛模具失效的兩種主要形式。由于成形過程中模具的應力有著復雜的變化,目前對于齒輪毛坯模具的失效機理和原因缺乏深入細致的研究。對從動螺旋錐齒輪毛坯的輾環(huán)生產(chǎn)工藝全過程進行仿真研究,尤其是輾環(huán)過程,這對于環(huán)形齒坯類零件生產(chǎn)效率的提高及其工藝設(shè)計周期的縮短具有重要意義,這將大為減輕設(shè)計人員的勞動強度,進一步提高企業(yè)的設(shè)計效率和生產(chǎn)能力。成形過程中影響熱鍛模失效的因素,這也是一個值得考量的問題,對于延長模具壽命有重要意義。文中采用的從動螺旋錐齒輪毛坯輾環(huán)生產(chǎn)工藝流程:帶鋸機棒材下料—感應電爐加熱—空氣錘鐓粗沖孔校形—輾擴機輾擴成形—模鍛機模鍛。采用三維有限元軟件Deform-3d對從動螺旋錐齒輪毛坯進行制造全過程仿真,結(jié)果顯示成形良好,無不良缺陷,這可為同類環(huán)件工藝和模具設(shè)計提供參考。針對生產(chǎn)全過程中的重要步驟——輾環(huán),研究了預制件高度對能耗和輾環(huán)后鍛件質(zhì)量的影響,結(jié)果顯示高度較小的預制件總體能耗較小,得到的環(huán)件凹坑缺陷也更小。針對閉式熱模鍛模具的磨損失效,本文基于Deform仿真平臺,運用正交實驗方法研究了模具硬度、鍛壓速度、模具預熱溫度和坯料初始溫度對上、下模具成形載荷和磨損量的影響,在此基礎(chǔ)上對其進行了極差分析和方差分析,可得最優(yōu)的成形參數(shù),進行了驗證實驗并估算了模具的磨損壽命,模擬結(jié)果與工廠熱鍛模實際壽命相符。針對閉式熱模鍛模具的疲勞失效,本文采用彈塑性有限元模型分析閉式模鍛過程模具的應力分布,模擬結(jié)果顯示應力集中較嚴重,從模擬結(jié)果來看,最大等效應力峰值出現(xiàn)在模具小圓角附近,容易導致模具小圓角部位的疲勞失效。這與生產(chǎn)中的實際情況相吻合,說明模擬結(jié)果可靠。采用不同的模腔幾何形狀參數(shù)和成形工藝參數(shù)進行模擬,分析了不同參數(shù)對模具應力場和溫度場的影響。在此基礎(chǔ)上采用局部應力—應變方法建立起與模具應力緊密相關(guān)的疲勞壽命估算模型并計算了模具的疲勞壽命。模具FEM分析與壽命估算模型的建立,使模具疲勞壽命估算有理論可依,估算結(jié)果可以定性的判斷模具設(shè)計的優(yōu)劣,為模具開發(fā)和企業(yè)生產(chǎn)提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：螺旋錐齒輪 輾環(huán) 缺陷 能耗 模具壽命
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U466;TG61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 齒輪毛坯塑性成形技術(shù)及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 齒輪無齒形毛坯塑性成形技術(shù)及研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 齒輪有齒形毛坯塑性成形技術(shù)及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 輾環(huán)技術(shù)及其在從動螺旋錐齒輪加工方面的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 輾環(huán)技術(shù)14-16
• 1.3.2 輾環(huán)技術(shù)在從動螺旋錐齒輪加工方面的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 熱鍛造模具失效及其研究概況17-18
• 1.4.1 熱鍛造模具失效形式17
• 1.4.2 熱鍛造模具失效研究概況17-18
• 1.5 課題來源18
• 1.6 研究內(nèi)容18-20
• 第二章 動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及預制件/模具的精確設(shè)計20-35
• 2.1 引言20
• 2.2 從動螺旋錐齒輪的材料和最初棒料尺寸的確定20-22
• 2.2.1 從動螺旋錐齒輪的材料20-21
• 2.2.2 最初棒料尺寸的確定21-22
• 2.3 從動螺旋錐齒輪無齒形毛坯環(huán)件制坯過程仿真22-27
• 2.3.1 鐓粗過程22-23
• 2.3.2 預沖孔過程23-25
• 2.3.3 沖孔過程25-26
• 2.3.4 整形過程26-27
• 2.3.5 環(huán)件制坯過程流線分析27
• 2.4 環(huán)件軋制過程27-32
• 2.4.1 輾環(huán)設(shè)備28-29
• 2.4.2 輾擴比29
• 2.4.3 環(huán)件軋制參數(shù)29
• 2.4.4 環(huán)件軋制過程有限元仿真29-32
• 2.5 終鍛過程32-34
• 2.5.1 熱模鍛壓力機的選擇32-33
• 2.5.2 從動螺旋錐齒輪毛坯終鍛件上下模具的設(shè)計33
• 2.5.3 終鍛過程有限元仿真33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 低輾環(huán)過程能耗的有限元模擬35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 Deform-3D輾環(huán)模塊35-36
• 3.3 各模擬研究的尺寸定義36-37
• 3.4 工作條件的選擇和工具的運動規(guī)律的定義37-40
• 3.5 預型體初始高度對環(huán)件的影響40-45
• 3.5.1 預型體高度對環(huán)件質(zhì)量的影響40-41
• 3.5.2 預型體高度對載荷和能耗的影響41-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第四章 動螺旋錐齒輪毛坯熱鍛模具磨損分析46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 磨損模型及Deform-3D二次開發(fā)46-48
• 4.2.1 修正Archard磨損模型46-47
• 4.2.2 Deform-3D的二次開發(fā)47-48
• 4.3 閉式熱模鍛模具磨損的分析48-53
• 4.3.1 模具磨損和成形載荷試驗方案的確定48
• 4.3.2 模具磨損和成形載荷試驗數(shù)據(jù)記錄結(jié)果48-49
• 4.3.3 模具磨損和成形載荷試驗數(shù)據(jù)分析49-53
• 4.4 容差值對上、下模具載荷的影響53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 動螺旋錐齒輪毛坯鍛模熱疲勞分析56-72
• 5.1 引言56
• 5.2 模具最大等效應力和溫度場56-61
• 5.2.1 模具最大等效應力分析56-58
• 5.2.2 上、下模具溫度分析58-61
• 5.3 模腔幾何形狀參數(shù)對模具應力場和溫度場的影響61-65
• 5.3.1 模具內(nèi)腔圓角大小對模具應力場和溫度場的影響61-63
• 5.3.2 預留連皮厚度對模具的影響63-65
• 5.4 成形工藝參數(shù)對模具的影響65-68
• 5.4.1 試驗因素水平表66
• 5.4.2 試驗結(jié)果及分析66-67
• 5.4.3 成形參數(shù)對模具最大等效應力的影響67-68
• 5.4.4 成形參數(shù)對模具溫度的影響68
• 5.5 熱疲勞壽命分析68-71
• 5.6 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)和展望72-74
• 6.1 總結(jié)72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻74-77
• 致謝77-78
• 攻讀學位期間的研究成果78-79

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本文編號：373042