本文關(guān)鍵詞：小模數(shù)直齒圓柱齒輪鐓壓擠脹復(fù)合冷精鍛成形研究

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【摘要】：齒輪是機(jī)械行業(yè)不可缺少的零件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制造業(yè)對(duì)齒輪的需求越來越大,對(duì)齒輪的精度要求也越來越高。因此,新的形勢(shì)下,需要更優(yōu)的齒輪生產(chǎn)工藝。分流減壓和浮動(dòng)凹模兩大基本理論已經(jīng)被越來越多的人認(rèn)可,而且無論是在模擬、試驗(yàn)還是實(shí)際應(yīng)用中都得到了進(jìn)一步的發(fā)展。目前,齒輪的精鍛技術(shù)由于成形性能好、能耗低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),成為齒輪研究的熱點(diǎn)。小模數(shù)直齒圓柱齒輪的冷精鍛技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。直齒圓柱齒輪的成形工藝,主要有分流法、閉式模鍛法、浮動(dòng)凹模法以及基于單一成形工藝的復(fù)合成形工藝,雖然小模數(shù)直齒圓柱齒輪的成形工藝多種多樣,但是很多工藝依舊存在著成形載荷大、齒形填充不滿等齒輪成形研究中的難題。本文以模數(shù)為1,齒數(shù)為20的標(biāo)準(zhǔn)小模數(shù)齒輪作為研究對(duì)象,采用鐓壓擠脹復(fù)合成形工藝成形,在齒厚方向上一次成形多個(gè)齒輪,通過DEFORM-3D軟件分析其可行性和優(yōu)越性。本文運(yùn)用DEFORM-3D模擬軟件分別對(duì)不同齒厚的小模數(shù)直齒圓柱齒輪進(jìn)行了模擬分析。在傳統(tǒng)鐓壓工藝中,鐓壓載荷較大。在成形終了階段,載荷陡增,齒形下角隅處的成形不完整。在鐓壓擠脹復(fù)合成形工藝下,隨著齒厚的增加,載荷有小幅度的增加。單個(gè)齒厚齒輪的載荷為3.93T,比鐓壓工藝下降30%,并且沒有載荷的陡增情況。由于擠脹力的作用,成形填充較為完整,齒形表面較為光滑。通過增加齒厚發(fā)現(xiàn),成形齒厚為48mm的齒輪載荷增加不大,成形的齒形完整,又很好的提高了生產(chǎn)效率。擠壓擠脹復(fù)合成形工藝很好的解決了鐓壓過程中的齒形成形不足和產(chǎn)生毛刺的缺陷。本文還對(duì)擠壓量、擠壓速度、摩擦系數(shù)等因素對(duì)載荷的影響進(jìn)行了模擬分析。發(fā)現(xiàn)擠壓量對(duì)成形載荷的影響不大。成形載荷隨擠脹速度的增加而增加,但是增加幅度不大。摩擦系數(shù)減小能有效降低載荷,摩擦系數(shù)選擇0.10時(shí),較為合適。同時(shí),也對(duì)模具的磨損進(jìn)行了研究。在鐓壓擠脹復(fù)合成形工藝下成形齒厚為48mm的齒輪過程中,凹模與鐓壓凸模的磨損小,僅為鐓壓工藝下凹模磨損的40%。擠脹凸模的磨損深度略大,但是由于擠脹凸模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易更換,并且擠脹凸模對(duì)齒形成形的影響較小。針對(duì)模具磨損問題,設(shè)計(jì)了帶有一定弧度的凸沖頭的擠脹凸模,有效的減小了模具的磨損。不同齒厚的齒輪在鐓壓擠脹復(fù)合成形工藝中凹模磨損對(duì)比發(fā)現(xiàn),齒厚越大,生產(chǎn)單個(gè)齒輪所產(chǎn)生的磨損深度越小。總之,鐓壓擠脹復(fù)合成形工藝下在齒厚方向上一次成形多個(gè)齒輪,有利的提高了模具的使用壽命,降低了生產(chǎn)成本。
【關(guān)鍵詞】：直齒輪 小模數(shù) 冷鍛工藝 鐓壓擠脹 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG61;TG316
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 小模數(shù)齒輪的應(yīng)用14-16
• 1.2.1 小模數(shù)齒輪的常用材料14-15
• 1.2.2 小模數(shù)齒輪的技術(shù)要求15-16
• 1.3 齒輪精鍛的發(fā)展現(xiàn)狀16-22
• 1.3.1 冷精鍛發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.3.2 溫精鍛的發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.3.3 熱精鍛的發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.4 金屬體積成形數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展22
• 1.5 本文研究意義和研究方法22-24
• 1.5.1 研究意義22-23
• 1.5.2 本文主要研究方法23
• 1.5.3 本文主要研究目標(biāo)23-24
• 1.6 本章小結(jié)24-25
• 第2章 冷鍛工藝25-37
• 2.1 單一冷鍛工藝25-28
• 2.1.1 分流鍛造25-26
• 2.1.2 閉塞鍛造26
• 2.1.3 浮動(dòng)凹模法26-27
• 2.1.4 徑向?qū)Я鞒尚?/span>27-28
• 2.2 復(fù)合成形工藝28-30
• 2.2.1 軸分流和浮動(dòng)凹模耦合成形工藝28-29
• 2.2.2 直齒輪剛性平移兩步成形工藝29-30
• 2.2.3 預(yù)鍛分流區(qū)-分流終鍛成形工藝30
• 2.3 直齒圓柱齒輪鐓壓擠脹復(fù)合成形工藝30-32
• 2.4 齒輪成形設(shè)備32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第3章 數(shù)值模擬有限元的基本理論37-43
• 3.1 剛/粘塑性有限元法的基本理論37-38
• 3.1.1 剛/粘塑性材料的基本假設(shè)37
• 3.1.2 塑性力學(xué)基本方程及邊界條件37-38
• 3.2 剛塑性有限元法馬爾科夫變分原理38-39
• 3.3 有限元的求解方法39-40
• 3.4 有限元求解列式40-42
• 3.4.1 單元應(yīng)變速率矩陣40-41
• 3.4.2 體積應(yīng)變速率矩陣41
• 3.4.3 等效應(yīng)變速率矩陣41
• 3.4.4 單元?jiǎng)偠染仃?/span>41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 小模數(shù)直齒圓柱齒輪冷精鍛成形分析43-75
• 4.1 小模數(shù)直齒圓柱齒輪的建模43-48
• 4.1.1 齒輪參數(shù)43-44
• 4.1.2 DEFORM-3D軟件44-45
• 4.1.3 有限元模型的建立45-48
• 4.2 傳統(tǒng)鐓壓工藝成形分析48-55
• 4.2.1 載荷分析48-49
• 4.2.2 速度場(chǎng)分析49-51
• 4.2.3 應(yīng)力分析51-53
• 4.2.4 應(yīng)變分析53-55
• 4.3 鐓壓擠脹成形工藝成形分析55-66
• 4.3.1 鐓壓擠脹成形工藝的載荷分析55-57
• 4.3.2 速度場(chǎng)分析57-60
• 4.3.3 應(yīng)力分析60-62
• 4.3.4 應(yīng)變分析62-66
• 4.4 鐓壓擠脹工藝參數(shù)對(duì)成形載荷的影響66-68
• 4.4.1 擠脹速度對(duì)載荷的影響66
• 4.4.2 擠壓量對(duì)載荷的影響66-67
• 4.4.3 摩擦系數(shù)對(duì)載荷的影響67-68
• 4.5 模具磨損分析68-72
• 4.5.1 凹模模具磨損深度分析68-70
• 4.5.2 鐓壓凸模磨損深度分析70-71
• 4.5.3 擠脹凸模的磨損分析71-72
• 4.6 擠脹凸模沖頭改進(jìn)的模擬分析72-74
• 4.6.1 擠脹凸模的磨損72-73
• 4.6.2 沖頭的改進(jìn)對(duì)金屬坯料的載荷的影響73-74
• 4.7 小結(jié)74-75
• 第5章 總結(jié)和展望75-79
• 5.1 主要結(jié)論75-76
• 5.2 研究展望76-79
• 參考文獻(xiàn)79-87
• 致謝87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：997530