本文關(guān)鍵詞：正齒輪擴腔凹模一步精密成形工藝初步研究

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【摘要】：按成形步驟數(shù)差別,將現(xiàn)有正齒輪成形工藝歸納為一步法、兩步法和多步法。為克服現(xiàn)有正齒輪精密成形工藝存在的輪齒角隅欠飽滿、成形力大、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對設(shè)備動作要求復(fù)雜等一系列不足,運用Deform-3D數(shù)值模擬和鉛材料物理實驗相結(jié)合的方法,以一種齒數(shù)12、模數(shù)為4、齒寬為30mm的正齒輪為研究對象,研究開發(fā)了一種在凹模下角隅設(shè)置擴腔空間,過程包含鐓壓、頂出兩個階段的一步閉式模鍛成形正齒輪新工藝。新工藝的成形原理是,鐓壓結(jié)束時上角隅填充良好,下角隅雖然欠充滿,但有合適體積流入擴腔空間;頂出階段,在擴腔空間傾斜側(cè)壁作用下,下角隅臨近區(qū)域的凸起體積向下角隅回流,實現(xiàn)下角隅填充。數(shù)值模擬材料采用35鋼,溫度設(shè)置為1000℃。先優(yōu)化擴腔空間形狀,然后在合理的擴腔空間形狀下對各項參數(shù)進(jìn)行控制變量分析。合理的擴腔空間主要幾何參數(shù)有擴腔空間斜角α、齒寬方向擴腔范圍b和齒高方向擴腔范圍h。結(jié)果表明,α、b越大,成形力越小,頂出力越大,α取10°~16°和b取10~14mm能取得良好的成形效果;在合理的取值范圍內(nèi),較小的α值可以允許取較大的b值,反之也成立;h不宜取太大,取h=3mm時,能在保證模具強度的情況下成形出無廢料的合格齒輪零件。借助于Deform-3D軟件后處理的point tracking和flow net功能,可觀察到坯料變形均勻、金屬流線與纖維組織保持連續(xù),分布合理,可望使輪齒具有更好的力學(xué)性能和抗疲勞性能;與本課題組兩步法成形工藝對比,齒輪金屬流線沒有被切斷、纖維組織沿齒輪輪廓分布;物理模擬試驗得到合格的鉛質(zhì)件齒輪,與數(shù)值模擬結(jié)果吻合良好,可以應(yīng)用于實際生產(chǎn)。研究結(jié)果表明,新工藝集成了分流成形、開放成形與推過整形工藝優(yōu)點,相對傳統(tǒng)閉式模鍛,新工藝的鐓壓力降低一半以上;頂出力遠(yuǎn)小于成形力。新工藝模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜、對設(shè)備動作要求簡單、不產(chǎn)生廢料,適合于成形正齒輪乃至大直徑大模數(shù)正齒輪。
【關(guān)鍵詞】：正齒輪 精密成形 閉式模鍛 擴腔凹模 推過成形
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG61
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-12
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 研究內(nèi)容和方法10-12
• 第2章 正齒輪精密成形國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-26
• 2.1 一步法成形12-19
• 2.1.1 閉式模鍛12-13
• 2.1.2 浮動凹模成形13-15
• 2.1.3 分流成形15-16
• 2.1.4 雙向鐓擠16-17
• 2.1.5 擠脹成形17-18
• 2.1.6 擠壓成形18
• 2.1.7 連續(xù)推擠成形18-19
• 2.2 兩步法19-25
• 2.2.1 閉式模鍛+分流成形19-22
• 2.2.2 開放成形+推過精整22-23
• 2.2.3 半隆埂預(yù)成形+劈擠終成形23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 正齒輪一步精密成形工藝26-37
• 3.1 閉式模鍛成形分析26-27
• 3.1.1 閉式模鍛存在的缺陷26-27
• 3.1.2 閉式模鍛時金屬充滿模腔角隙過程分析27
• 3.2 理論分析降低成形力方法27-28
• 3.3 閉式模鍛的分流原理28-29
• 3.4 推過精整原理29-30
• 3.5 正齒輪欠充滿缺陷的衡量方法30
• 3.6 傳統(tǒng)閉式模鍛成形正齒輪30-32
• 3.7 采用擴腔空間精密成形正齒輪32-34
• 3.7.1 新工藝的提出背景32-33
• 3.7.2 工藝流程33
• 3.7.3 意義和特點33-34
• 3.8 新成形工藝的確定和幾何造型34-36
• 3.8.1 研究對象34-35
• 3.8.2 一步法成形模具35-36
• 3.9 本章小結(jié)36-37
• 第4章 新工藝成形過程數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化設(shè)計37-51
• 4.1 凹模擴腔空間形狀的確定37-41
• 4.2 基于優(yōu)化的擴腔空間形狀下各參數(shù)的優(yōu)化41-48
• 4.2.1 擴腔空間斜角優(yōu)化41-44
• 4.2.2 齒寬方向的擴腔范圍b優(yōu)化44-47
• 4.2.3 齒高方向的擴腔范圍h優(yōu)化47-48
• 4.2.4 擴腔后相鄰齒廓之間的距離t優(yōu)化48
• 4.3 各個參數(shù)優(yōu)化結(jié)果組合模擬規(guī)律分析48-49
• 4.4 探討摩擦因子對齒高方向的擴腔范圍h的影響49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 新工藝的成形規(guī)律分析和擴展探討51-61
• 5.1 新工藝成形規(guī)律分析51-53
• 5.1.1 成形力和應(yīng)變分析51-53
• 5.2 運用點追蹤分析成形過程金屬流動情況53-55
• 5.2.1 點追蹤的選取與坐標(biāo)系53-54
• 5.2.2 成形過程中表面質(zhì)點的遷移情況54-55
• 5.3 采用流動網(wǎng)格分析金屬的流動規(guī)律55-58
• 5.3.1 surface net分析55-57
• 5.3.2 grid網(wǎng)格分析57-58
• 5.4 上下均采用擴腔空間成形正齒輪58-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 正齒輪一步精密成形物理模擬實驗61-68
• 6.1 實驗準(zhǔn)備61-64
• 6.1.1 模具的設(shè)計及制造61-63
• 6.1.2 制坯63
• 6.1.3 實驗設(shè)備63-64
• 6.2 物理實驗過程64-66
• 6.3 實驗結(jié)果分析及調(diào)整66-67
• 6.3.1 過程現(xiàn)象分析66-67
• 6.4 本章小結(jié)67-68
• 第7章 結(jié)論與展望68-70
• 7.1 結(jié)論68-69
• 7.2 展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果74

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