本文關(guān)鍵詞：直齒圓柱齒輪連續(xù)冷擠壓工藝及模具技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 直齒圓柱齒輪 連續(xù)冷擠壓 組合凹模 有限元模擬

【摘要】：直齒圓柱齒輪是重載機(jī)械傳動系統(tǒng)中的重要零部件并且市場需求量巨大。目前國內(nèi)大模數(shù)直齒圓柱齒輪的批量生產(chǎn)依然以傳統(tǒng)的切削加工方式為主,已經(jīng)不能滿足高效生產(chǎn)低成本、高性能的齒輪零部件的要求�，F(xiàn)有工藝成形直齒圓柱齒輪時(shí),齒頂充填不飽滿,成形載荷大,模具易磨損開裂使用壽命低,齒輪精度差。工藝開發(fā)和模具設(shè)計(jì)水平直接影響著齒輪生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)成本和制造技術(shù)的發(fā)展。本文以某載重汽車輪邊減速器中的太陽輪為研究對象,制定了三種高效的冷擠壓成形工藝方案,分別建立了有限元模型進(jìn)行全過程數(shù)值模擬仿真。詳細(xì)分析了三種工藝方案成形過程中零件的成形質(zhì)量以及速度場、應(yīng)力場、應(yīng)變場等基本塑性變形特征。從材料利用率、生產(chǎn)效率和工藝可行性三個(gè)方面對三種成形工藝方案進(jìn)行綜合評價(jià)分析,確定了最佳工藝方案。對連續(xù)冷擠壓凹模型腔結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得出入模角α=55°,劈分厚度b=1mm時(shí)零件的最大成形載荷相對較小同時(shí)獲得良好的成形質(zhì)量。針對連續(xù)冷擠壓成形過程中模具的縱向開裂失效問題,本文采用將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬分析以及Kriging近似模型和遺傳算法相結(jié)合的優(yōu)化策略,并將該優(yōu)化策略應(yīng)用于連續(xù)冷擠壓組合凹模的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。構(gòu)建以組合凹模模芯齒形型腔等效內(nèi)徑D1、徑向直徑比N2、N3、N4和徑向過盈系數(shù)λ2、λ3等結(jié)構(gòu)參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的輸入變量,凹模型腔最大等效應(yīng)力值為響應(yīng)值的Kriging近似模型。結(jié)合遺傳算法對模型進(jìn)行全局尋優(yōu),獲得了最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合為:D1=88.35mm,N2=1.7872,N3=3.0329,N4=4.0001,λ2=0.0025,λ3=0.0021。根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立有限元模型進(jìn)行CAE分析驗(yàn)證,工作狀態(tài)下組合凹模模芯最大等效應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力并且不會在模芯型腔內(nèi)壁產(chǎn)生周向拉應(yīng)力,說明該優(yōu)化策略在復(fù)雜型腔組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì)中可行。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的模具和工藝方案進(jìn)行太陽輪連續(xù)冷擠壓生產(chǎn)試制。連續(xù)冷擠壓成形外齒零件的外形輪廓和模擬結(jié)果相當(dāng)吻合,而且在成形過程中組合凹模未發(fā)生斷齒、開裂現(xiàn)象,驗(yàn)證了模擬分析的準(zhǔn)確性和優(yōu)化策略的可行性。對連續(xù)冷擠壓成形的外齒零件,機(jī)加工后剃齒能明顯提高齒輪精度。正火后拉削成形內(nèi)齒,獲得了完全滿足質(zhì)量和精度要求的產(chǎn)品。
【關(guān)鍵詞】：直齒圓柱齒輪 連續(xù)冷擠壓 組合凹模 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG61;TG37
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 引言8-9
• 1.2 直齒圓柱齒輪精密塑性成形工藝研究9-17
• 1.2.1 直齒圓柱齒輪基本成形工藝9-13
• 1.2.2 直齒圓柱齒輪組合成形工藝13-15
• 1.2.3 直齒圓柱齒輪冷擠壓成形工藝15-16
• 1.2.4 直齒圓柱齒輪軋制成形工藝16-17
• 1.3 研究目的和意義17
• 1.4 研究內(nèi)容17-20
• 2 直齒圓柱齒輪成形工藝方案設(shè)計(jì)20-46
• 2.1 研究對象分析20-21
• 2.2 成形工藝方案制定21-24
• 2.2.1 方案一：內(nèi)外齒同擠—精整外齒22
• 2.2.2 方案二：連續(xù)冷擠壓外齒—精整外齒+擠內(nèi)齒22-23
• 2.2.3 方案三：連續(xù)冷擠壓外齒—精整外齒—機(jī)加內(nèi)齒23-24
• 2.3 成形工藝方案的數(shù)值模擬分析24-39
• 2.3.1 有限元理論簡介24-26
• 2.3.2 成形工藝方案有限元模型建立26-28
• 2.3.3 成形工藝方案模擬結(jié)果分析28-38
• 2.3.4 成形工藝方案確定38-39
• 2.4 連續(xù)冷擠壓凹模型腔結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)優(yōu)化39-43
• 2.4.1 入模角 α 對外齒成形的影響規(guī)律40-41
• 2.4.2 劈分厚度b對外齒成形的影響規(guī)律41-43
• 2.5 本章小結(jié)43-46
• 3 連續(xù)冷擠壓組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì)46-62
• 3.1 Kriging近似模型理論簡述46-49
• 3.2 連續(xù)冷擠壓組合凹模結(jié)構(gòu)分析49-50
• 3.3 Kriging近似模型建立及優(yōu)化設(shè)計(jì)50-55
• 3.3.1 設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)選擇50-51
• 3.3.2 拉丁超立方抽樣51-52
• 3.3.3 組合凹模有限元模型建立52-53
• 3.3.4 近似模型建立與優(yōu)化53-55
• 3.4 CAE結(jié)果分析驗(yàn)證55-59
• 3.5 本章小結(jié)59-62
• 4 直齒圓柱齒輪連續(xù)冷擠壓生產(chǎn)試制62-68
• 4.1 生產(chǎn)坯料制備62-64
• 4.2 生產(chǎn)設(shè)備64-65
• 4.3 模具加工和裝配65
• 4.4 生產(chǎn)試制結(jié)果65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 5 結(jié)論與展望68-70
• 5.1 結(jié)論68-69
• 5.2 展望69-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 附錄76
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄76
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間申請的專利76

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1 林治平,譚險(xiǎn)峰;帶轂直齒圓柱齒輪精鍛的實(shí)驗(yàn)研究——直齒圓柱齒輪精鍛研究Ⅱ[J];南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版);1992年04期

2 陳建政,曹萃文;標(biāo)準(zhǔn)奇數(shù)齒直齒圓柱齒輪齒頂圓直徑校正系數(shù)新探[J];機(jī)械制造;2001年11期

3 蔡俊林,王洪波;奇數(shù)齒直齒圓柱齒輪齒頂圓直徑的測量[J];礦山機(jī)械;2004年02期

4 王崗超;許鋒;李琦;薛克敏;;直齒圓柱齒輪冷精鍛工藝對比分析及數(shù)值模擬[J];金屬加工(熱加工);2009年13期

5 張瑞林,劉金波;超三級精度直齒圓柱齒輪的研制[J];機(jī)床;1981年09期

6 張可均;高變位直齒圓柱齒輪注塑模[J];模具工業(yè);1986年03期

7 楊義明,張洪榮;漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何設(shè)計(jì)[J];西南石油學(xué)院學(xué)報(bào);1996年03期

8 譚險(xiǎn)峰,林治平;直齒圓柱齒輪精鍛工藝鍛靠階段的上限分析[J];塑性工程學(xué)報(bào);1999年03期

9 初犁;直齒圓柱齒輪的脫嚙振動——各種加工方法的比較[J];工具技術(shù);1979年06期

10 徐輔仁;;對直齒圓柱齒輪重迭系數(shù)與模數(shù)及中心距增量關(guān)系的剖析[J];重型機(jī)械;1987年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 鐘海乾;傅斯;;角度變位直齒圓柱齒輪的測繪與計(jì)算[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2007年

2 張寶紅;張治民;;直齒圓柱齒輪冷整形實(shí)驗(yàn)研究[A];第3屆全國精密鍛造學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2008年

3 劉宏利;劉明璽;;基于UG的EXP文件的直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)[A];2012年陜西省焊接學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

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1 王明輝;直齒圓柱齒輪精密塑性成形工藝及關(guān)鍵設(shè)備研究[D];吉林大學(xué);2010年

2 張寶紅;高性能直齒圓柱齒輪開放成形研究[D];中北大學(xué);2005年

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1 侯漢卿;小模數(shù)直齒圓柱齒輪鐓壓擠脹復(fù)合冷精鍛成形研究[D];吉林大學(xué);2016年

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3 韓向銀;直齒圓柱齒輪劈擠成形初步研究[D];南昌大學(xué);2008年

4 陳亞偉;直齒圓柱齒輪溫塑性精成形[D];吉林大學(xué);2015年

5 王楊;直齒圓柱齒輪擠壓成形工藝分析及優(yōu)化[D];山東大學(xué);2014年

6 周焱強(qiáng);直齒圓柱齒輪及其裂紋故障的動態(tài)特性分析與數(shù)值模擬[D];太原理工大學(xué);2008年

7 鄭禮;直齒圓柱齒輪“半隆埂—半開槽”精密成形途徑應(yīng)用研究[D];南昌大學(xué);2014年

8 朱懷沈;大模數(shù)直齒圓柱齒輪精密塑性成形技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

9 席慶坡;直齒圓柱齒輪冷精鍛成形數(shù)值模擬及齒形修形研究[D];機(jī)械科學(xué)研究院;2003年

10 王師;直齒圓柱齒輪兩步精密成形工藝研究[D];南昌大學(xué);2012年

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本文編號：616635