本文關鍵詞：小模數直齒圓柱齒輪鐓壓擠脹復合冷精鍛成形研究

  更多相關文章： 直齒輪 小模數 冷鍛工藝 鐓壓擠脹 數值模擬

【摘要】：齒輪是機械行業(yè)不可缺少的零件。隨著科學技術的發(fā)展,制造業(yè)對齒輪的需求越來越大,對齒輪的精度要求也越來越高。因此,新的形勢下,需要更優(yōu)的齒輪生產工藝。分流減壓和浮動凹模兩大基本理論已經被越來越多的人認可,而且無論是在模擬、試驗還是實際應用中都得到了進一步的發(fā)展。目前,齒輪的精鍛技術由于成形性能好、能耗低、生產效率高等優(yōu)點,成為齒輪研究的熱點。小模數直齒圓柱齒輪的冷精鍛技術也得到了快速的發(fā)展。直齒圓柱齒輪的成形工藝,主要有分流法、閉式模鍛法、浮動凹模法以及基于單一成形工藝的復合成形工藝,雖然小模數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。本文以模數為1,齒數為20的標準小模數齒輪作為研究對象,采用鐓壓擠脹復合成形工藝成形,在齒厚方向上一次成形多個齒輪,通過DEFORM-3D軟件分析其可行性和優(yōu)越性。本文運用DEFORM-3D模擬軟件分別對不同齒厚的小模數直齒圓柱齒輪進行了模擬分析。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。在鐓壓擠脹復合成形工藝下,隨著齒厚的增加,載荷有小幅度的增加。單個齒厚齒輪的載荷為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,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效率。擠壓擠脹復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生毛刺的缺陷。本文還對擠壓量、擠壓速度、摩擦系數等因素對載荷的影響進行了模擬分析。發(fā)現擠壓量對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。摩擦系數減小能有效降低載荷,摩擦系數選擇0.10時,較為合適。同時,也對模具的磨損進行了研究。在鐓壓擠脹復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構簡單,容易更換,并且擠脹凸模對齒形成形的影響較小。針對模具磨損問題,設計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合成形工藝中凹模磨損對比發(fā)現,齒厚越大,生產單個齒輪所產生的磨損深度越小�？傊�,鐓壓擠脹復合成形工藝下在齒厚方向上一次成形多個齒輪,有利的提高了模具的使用壽命,降低了生產成本。
【關鍵詞】：直齒輪 小模數 冷鍛工藝 鐓壓擠脹 數值模擬
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 小模數齒輪的應用14-16
• 1.2.1 小模數齒輪的常用材料14-15
• 1.2.2 小模數齒輪的技術要求15-16
• 1.3 齒輪精鍛的發(fā)展現狀16-22
• 1.3.1 冷精鍛發(fā)展現狀16-20
• 1.3.2 溫精鍛的發(fā)展現狀20-21
• 1.3.3 熱精鍛的發(fā)展現狀21-22
• 1.4 金屬體積成形數值模擬技術的發(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23-24
• 1.6 本章小結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 浮動凹模法26-27
• 2.1.4 徑向導流成形27-28
• 2.2 復合成形工藝28-30
• 2.2.1 軸分流和浮動凹模耦合成形工藝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合成形工藝30-32
• 2.4 齒輪成形設備32-35
• 2.5 本章小結35-37
• 第3章 數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37
• 3.1.2 塑性力學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 單元應變速率矩陣40-41
• 3.4.2 體積應變速率矩陣41
• 3.4.3 等效應變速率矩陣41
• 3.4.4 單元剛度矩陣41-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第4章 小模數直齒圓柱齒輪冷精鍛成形分析43-75
• 4.1 小模數直齒圓柱齒輪的建模43-48
• 4.1.1 齒輪參數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 速度場分析49-51
• 4.2.3 應力分析51-53
• 4.2.4 應變分析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 速度場分析57-60
• 4.3.3 應力分析60-62
• 4.3.4 應變分析62-66
• 4.4 鐓壓擠脹工藝參數對成形載荷的影響66-68
• 4.4.1 擠脹速度對載荷的影響66
• 4.4.2 擠壓量對載荷的影響66-67
• 4.4.3 摩擦系數對載荷的影響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 沖頭的改進對金屬坯料的載荷的影響73-74
• 4.7 小結74-75
• 第5章 總結和展望75-79
• 5.1 主要結論75-76
• 5.2 研究展望76-79
• 參考文獻79-87
• 致謝87

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 左斌;王寶雨;楊樂毅;李智;鄭明男;;圓柱齒輪熱精鍛成形載荷影響因素分析[J];北京理工大學學報;2015年01期

2 沈躍華;陳磊;陳俊臣;田雪;杜敏;周瑞;;大模數圓柱直齒輪溫鍛成形工藝優(yōu)化[J];熱加工工藝;2014年03期

3 只悅勝;胡成亮;趙震;李世龍;張海英;;矩形直齒輪熱鍛工藝有限元模擬[J];鍛壓技術;2013年02期

4 于金偉;;離合器齒輪熱精鍛新工藝研究及模具設計[J];機床與液壓;2012年07期

5 王崗超;薛克敏;許鋒;王剛;石文超;;圓柱斜齒輪冷精鍛成形工藝模擬研究[J];金屬加工(熱加工);2012年07期

6 李天興;鄧效忠;周廣才;孫銀生;;小模數錐齒輪齒面質量檢測及應用技術[J];機械傳動;2012年02期

7 殷立斌;;高效的小模數精密齒輪加工機床[J];金屬加工(冷加工);2011年07期

8 趙紅軍;陶立平;岳耀東;王耀祖;;近凈成形技術在汽車鍛件中的應用[J];金屬加工(熱加工);2011年03期

9 王崗超;石文超;薛克敏;李萍;許鋒;;基于分流法的圓柱直齒輪冷精鍛成形工藝研究[J];模具技術;2011年01期

10 蔣鑒毅;;小模數螺旋錐齒輪的加工方法與加工機床的選用[J];機械制造;2010年11期

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

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

2 金俊松;轎車齒輪閉式冷精鍛近/凈成形關鍵技術研究[D];華中科技大學;2009年

中國碩士學位論文全文數據庫 前3條

1 王東寅;小模數高速數控滾齒機的研究[D];河南科技大學;2014年

2 閆克龍;直齒圓柱齒輪的精鍛工藝及模具設計[D];華中科技大學;2013年

3 汪磊;鋼活塞鍛造過程的數值模擬分析[D];上海交通大學;2009年

，

本文編號：997530