本文關(guān)鍵詞：直齒圓柱齒輪擠壓成形工藝分析及優(yōu)化

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【摘要】：齒輪在機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛,其主要作用是傳遞動力,改變運(yùn)動的速度和方向,具有功率范圍大、傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、使用壽命長、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。采用冷擠壓技術(shù)制造的齒輪,不僅具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、后續(xù)加工工序少等特點(diǎn),而且能夠形成沿齒形均勻分布的金屬纖維組織,微觀缺陷少,從而顯著提高齒輪的力學(xué)性能。但是由于直齒圓柱齒輪冷擠壓成形技術(shù)的難度較大,特別是齒形充填困難、模具磨損嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低等問題,使得直齒圓柱齒輪冷擠壓技術(shù)還未在實際生產(chǎn)中得到一定程度的應(yīng)用。 本文借助正交試驗設(shè)計,以成形后齒輪總長度、上端面縮孔深度、下端面塌角長度、有效齒輪長度、成形載荷峰值等作為衡量直齒圓柱齒輪正擠壓成形效果的指標(biāo),采用有限元分析方法獲得了凹模入模角、凹模工作帶長度、毛坯直徑系數(shù)、摩擦系數(shù)、擠壓速度等因素對直齒圓柱齒輪冷擠壓成形工藝的影響規(guī)律。正交試驗結(jié)果表明：凹模入模角和毛坯直徑系數(shù)對直齒圓柱齒輪正擠壓成形質(zhì)量影響最大,摩擦系數(shù)次之,而工作帶長度和擠壓速度對成形結(jié)果幾乎沒有影響。減小入模角,可以有效減小上端面縮孔深度、下端面塌角長度、成形載荷峰值,從而增大有效齒輪長度；毛坯直徑系數(shù)和摩擦系數(shù)對成形質(zhì)量中各指標(biāo)的影響情況不盡一致。 為了改善直齒圓柱齒輪正擠壓出現(xiàn)的上端面縮孔現(xiàn)象,本文在正交試驗的基礎(chǔ)上,提出了三種坯料預(yù)成形設(shè)計方案和凸模下端面形狀優(yōu)化設(shè)計方案。數(shù)值分析結(jié)果表明坯料預(yù)成形設(shè)計難以改變直齒輪成形后的上端面縮孔現(xiàn)象,而改進(jìn)的凸模下端面形狀設(shè)計能夠有效改善正擠壓出現(xiàn)的上端面縮孔現(xiàn)象,從而使直齒圓柱齒輪的成形效果和原材料利用率顯著提高。在凸模下端面形狀的優(yōu)化設(shè)計參數(shù)中,凹形深度對直齒輪成形后的效果具有重要影響,當(dāng)凹形深度h=5mm時,能夠獲得最小的上端面縮孔深度；凹形徑向尺寸對直齒輪成形后的影響效果較大,當(dāng)凹形徑向尺寸為齒根圓直徑時,能夠獲得最小的上端面縮孔深度；圓角半徑對直齒輪成形后的影響最小,當(dāng)圓角半徑r=2mm時,能夠獲得最小的上端面縮孔深度。 本文通過對正擠壓成形后的模具進(jìn)行彈性變形分析和對齒輪件進(jìn)行彈性回復(fù)分析,建立了一種直齒圓柱齒輪擠壓成形模具型腔精確設(shè)計方法。采用有限元分析方法獲得了直齒輪冷擠壓成形后模具的彈性變形量和齒輪件的彈性回復(fù)量,從而根據(jù)模具型腔的尺寸補(bǔ)償理論得到模具型腔的尺寸補(bǔ)償量,實現(xiàn)模具型腔尺寸的精確設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】：直齒圓柱齒輪 冷擠壓 預(yù)成形 模具型腔精確設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TG376;TH132.41
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 直齒圓柱齒輪精密鍛造技術(shù)現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 分流工藝15-16
• 1.2.2 浮動凹模工藝16-17
• 1.2.3 流線型凹模型腔17-18
• 1.2.4 其他工藝18
• 1.3 冷擠壓成形技術(shù)及其在直齒圓柱齒輪精鍛成形中的應(yīng)用18-20
• 1.3.1 冷擠壓的分類19
• 1.3.2 冷擠壓技術(shù)在直齒圓柱齒輪成形上的應(yīng)用19-20
• 1.3.3 冷擠壓技術(shù)成形直齒圓柱齒輪存在的問題20
• 1.4 本課題的意義及研究內(nèi)容20-22
• 第2章 直齒圓柱齒輪冷擠壓工藝及模具結(jié)構(gòu)22-28
• 2.1 直齒圓柱齒輪冷擠壓工藝22-25
• 2.1.1 直齒圓柱齒輪冷擠壓工藝22
• 2.1.2 正擠壓工藝22-23
• 2.1.3 正擠壓工藝參數(shù)的確定23-25
• 2.2 研究模型的確定及三維建模25-27
• 2.2.1 齒輪的基本尺寸25-26
• 2.2.2 模具結(jié)構(gòu)26-27
• 2.3 小結(jié)27-28
• 第3章 直齒圓柱齒輪正擠壓成形數(shù)值模擬及分析28-54
• 3.1 模擬方案28
• 3.2 模擬參數(shù)設(shè)置28-29
• 3.3 有效齒輪長度29-30
• 3.4 模擬結(jié)果分析30-37
• 3.4.1 金屬的流動性分析31-32
• 3.4.2 速度場分析32-34
• 3.4.3 成形載荷—行程曲線34
• 3.4.4 應(yīng)力場分布34-36
• 3.4.5 應(yīng)變場分布36-37
• 3.5 模擬結(jié)果總結(jié)37-38
• 3.6 正交試驗結(jié)果對比分析38-51
• 3.6.1 正交試驗?zāi)M結(jié)果分析38-44
• 3.6.2 正交試驗?zāi)M結(jié)果的交互作用分析44-47
• 3.6.3 正交試驗?zāi)M結(jié)果的方差分析47-50
• 3.6.4 各個變量對目標(biāo)函數(shù)的影響主次順序50-51
• 3.7 優(yōu)化工藝參數(shù)組合及其模擬驗證51-52
• 3.8 小結(jié)52-54
• 第4章 改善直齒輪冷擠壓成形質(zhì)量的措施研究54-66
• 4.1 改善前的圓柱直齒輪成形結(jié)果54-55
• 4.2 毛坯預(yù)成形形狀設(shè)計及其對直齒輪成形的影響55-57
• 4.2.1 毛坯的預(yù)成形形狀及尺寸56
• 4.2.2 毛坯預(yù)成形對直齒輪成形的影響56-57
• 4.3 凸模端面形狀對直齒輪成形的影響57-63
• 4.3.1 凹形深度對直齒輪擠壓成形件上端面形貌的影響57-59
• 4.3.2 圓角半徑對直齒輪成形的影響59-61
• 4.3.3 凹形徑向尺寸對直齒輪成形的影響61-63
• 4.3.4 各因素對成形質(zhì)量影響的對比63
• 4.4 小結(jié)63-66
• 第5章 直齒圓柱齒輪擠壓成形模具型腔的精確設(shè)計66-78
• 5.1 模具尺寸補(bǔ)償原理66-67
• 5.2 模具的彈性變形規(guī)律分析67-72
• 5.2.1 模擬方案67-68
• 5.2.2 彈性變形分析68-72
• 5.3 齒輪件的彈性回復(fù)規(guī)律分析72-75
• 5.3.1 模擬方案72
• 5.3.2 彈性回復(fù)分析72-75
• 5.4 模具型腔修正75-76
• 5.5 小結(jié)76-78
• 第6章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 致謝86-87
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表87

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本文編號：862521