本文關鍵詞：直齒輪滾軋成形工藝設計及數(shù)值模擬

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【摘要】：滾軋成形工藝是一種將金屬鍛造成形與軋制成形相結合的少無切削加工工藝。和傳統(tǒng)的插齒、滾齒等切削加工方法相比,該成形工藝具有材料利用率高、加工進程短、生產(chǎn)效率高、齒面強度高、耐磨性好、原材料消耗少、成形件內(nèi)部組織連續(xù)性好、綜合力學性能高等優(yōu)點；和齒輪鐓擠鍛造成形工藝相比,具有變形力大幅降低、齒腹輪廓易于保證、齒輪角隅填充能力較強、不存在出模困難問題且模具壽命高等優(yōu)勢。因此齒輪滾軋成形工藝具有較好的應用前景,有望成為齒輪大批量生產(chǎn)的一種工藝手段。 本文根據(jù)齒輪滾軋成形工藝中滾壓輪與坯料之間的范成運動關系和金屬塑性成形基礎理論知識,分析給出了適于滾軋成形的齒輪的齒數(shù)和模數(shù)以及滾壓輪齒數(shù)、外徑、齒高、齒根圓直徑的確定原則和計算方法及滾壓輪齒頂修緣方案,確定了齒輪滾軋成形坯料初始直徑的計算方法,提出了齒輪滾軋成形工序方案并給出滾壓輪公轉與自轉速度的合理范圍。 根據(jù)齒輪滾軋成形滾壓輪與坯料之間的相對運動關系及其連續(xù)局部回轉成形特點,建立了半環(huán)形坯料內(nèi)環(huán)固定對稱約束、滾壓輪自轉并繞坯料中心公轉的齒輪滾軋成形數(shù)值模擬模型,采用DEFORM軟件對本文提出的齒輪滾軋各工序的成形過程進行了數(shù)值模擬,分析給出了滾壓輪齒數(shù)、滾壓輪每轉進給量、滾壓輪線速度、滾壓輪與坯料間的摩擦系數(shù)等工藝參數(shù)對滾齒成形形狀、齒形成形體積、突耳體積、應力應變分布及滾軋力與力矩的影響規(guī)律,確定了合理的工藝參數(shù)范圍。 為提高齒輪滾軋成形質量,抑制滾軋過程中齒形突耳缺陷,提出了滾壓輪齒形修緣和坯料預成形方案,采用較為合理的工藝參數(shù),對2種控制突耳缺陷工藝措施下的滾軋成形過程進行了模擬分析,通過滾軋齒形形貌、齒形體積及突耳體積的對比,表明坯料預成形設計對抑制突耳缺陷、提高齒形成形質量具有明顯的效果。
【關鍵詞】：齒輪滾軋成形 工藝設計 數(shù)值模擬 突耳
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG306;TH132.41
【目錄】：

• 目錄4-7
• CONTENTS7-10
• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 齒輪鍛造技術概述13-14
• 1.2 齒輪滾軋成形工藝14-20
• 1.2.1 齒輪滾軋成形工藝方法15-16
• 1.2.2 齒輪滾軋成形技術研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 齒輪滾軋成形質量問題及解決措施18-19
• 1.2.4 滾軋成形技術的發(fā)展趨勢19-20
• 1.3 課題的提出20-22
• 1.3.1 問題提出20
• 1.3.2 研究內(nèi)容20-21
• 1.3.3 研究方法與技術路線21-22
• 第2章 齒輪滾軋成形工藝設計22-32
• 2.1 目標齒輪的選擇22-24
• 2.1.1 目標齒輪的齒數(shù)22-23
• 2.1.2 目標齒輪的模數(shù)23
• 2.1.3 目標齒輪的材料23-24
• 2.2 滾壓輪的設計24-26
• 2.2.1 滾壓輪齒數(shù)的確定24
• 2.2.2 滾壓輪外徑的確定24-25
• 2.2.3 滾壓輪全齒高及齒根圓的確定25
• 2.2.4 滾壓輪齒形修正25-26
• 2.3 初始坯料直徑的確定26-27
• 2.3.1 等體積法(即等面積法)確定坯料直徑26-27
• 2.3.2. 分度圓法確定坯料初始直徑27
• 2.3.3 根據(jù)經(jīng)驗公式確定坯料初始直徑27
• 2.4 工序的確定27-29
• 2.4.1 初始定值進給滾軋27-28
• 2.4.2 連續(xù)進給滾軋28-29
• 2.4.3 先利用給定值進給分齒,再連續(xù)進給29
• 2.5 滾壓輪自轉公轉速度的確定29-30
• 2.6 小結30-32
• 第3章 滾軋工藝參數(shù)對圓柱直齒輪滾軋成形的影響32-74
• 3.1 圓柱直齒輪滾軋成形數(shù)值模擬建模及模擬條件32-35
• 3.1.1 模擬模型建立32-33
• 3.1.2 模擬參數(shù)設置33-35
• 3.2 圓柱直齒輪滾軋成形過程模擬分析35-42
• 3.2.1 給定初始值進給階段35-36
• 3.2.2 旋轉分齒階段36-38
• 3.2.3 連續(xù)進給階段38-42
• 3.3 滾壓輪齒數(shù)對成形的影響42-56
• 3.3.1 對分齒均勻性的影響43-45
• 3.3.2 對成形齒高的影響45-47
• 3.3.3 對突耳成形的影響47-48
• 3.3.4 對載荷的影響48-53
• 3.3.5 對應力應變的影響53-56
• 3.4 滾壓輪每轉進給量對成形的影響56-64
• 3.4.1 對坯料成形形貌的影響58-59
• 3.4.2 對齒形成形體積的影響59-60
• 3.4.3 對突耳成形的影響60-61
• 3.4.4 對坯料應力應變的影響61-64
• 3.5 滾壓輪轉速對滾齒成形的影響64-68
• 3.5.1 對坯料成形形貌的影響64-65
• 3.5.2 對齒形成形體積的影響65
• 3.5.3 對突耳成形的影響65-66
• 3.5.4 對坯料應力應變影響66-68
• 3.6 滾壓輪與坯料摩擦系數(shù)對成形的影響68-72
• 3.6.1 對坯料成形形貌的影響68-69
• 3.6.2 對齒形成形體積的影響69-70
• 3.6.3 對突耳成形的影響70-72
• 3.7 小結72-74
• 第4章 改善齒輪滾軋成形質量的措施研究74-87
• 4.1 滾壓輪齒頂修緣直徑對成形質量的影響74-79
• 4.1.1 不同滾壓輪齒頂修緣模擬參數(shù)74-75
• 4.1.2 不同滾壓輪齒頂修緣量對坯料成形形貌的影響75
• 4.1.3 不同滾壓輪齒頂修緣量對齒形成形體積的影響75-76
• 4.1.4 不同滾壓輪齒頂修緣量對坯料應力應變的影響76-79
• 4.2 預成形對成形質量的影響79-85
• 4.2.1 預成形形狀設計79-80
• 4.2.2 不同預成形方案坯料的成形形貌80-82
• 4.2.3 不同預成形方案對成形體積的影響82-83
• 4.2.4 不同預成形方案坯料的應力應變83-85
• 4.3 小結85-87
• 第5章 結論與展望87-89
• 5.1 結論87-88
• 5.2 展望88-89
• 參考文獻89-92
• 致謝92-93
• 學位論文評閱及答辯情況表93

【參考文獻】

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