本文關(guān)鍵詞：汽車主動(dòng)螺旋傘齒輪坯精密塑性成形工藝的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 主動(dòng)螺旋傘齒輪坯 楔橫軋 立鍛 擠壓 數(shù)值模擬

【摘要】：汽車后橋主動(dòng)螺旋傘齒輪由于其復(fù)雜的工況環(huán)境是汽車中需求量較大的一個(gè)零部件,主動(dòng)螺旋傘齒輪的最易損壞部位除了螺旋傘齒外還有軸和螺旋傘齒錐頭的連接部位。主動(dòng)螺旋傘齒的鍛造成形難度較大,成形技術(shù)還在攻關(guān)階段,目前還是主要以切削成形為主,其質(zhì)量除了受切削參數(shù)和切削工具影響外還受到成形的齒輪坯的影響。為了進(jìn)一步提高主動(dòng)螺旋傘齒輪的質(zhì)量,控制生產(chǎn)成本,本文通過(guò)DEFORM有限元仿真成形模擬軟件著重研究了前期成形主動(dòng)螺旋傘齒輪坯的各種成形工藝。并分析了各工藝成形過(guò)程中金屬的流動(dòng)情況、應(yīng)力應(yīng)變、模具載荷以及破損值等指標(biāo),根據(jù)成形力和成形特點(diǎn)為各種工藝的每個(gè)工序配置了相關(guān)的設(shè)備。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),采用常規(guī)楔橫軋的軋楔軋制主動(dòng)螺旋傘齒輪坯時(shí),在錐頭大端面容易出現(xiàn)折疊毛邊,燒損嚴(yán)重。在錐頭和軸部銜接處破損值較大,折疊毛邊容易被碾入該部位使得該部位的內(nèi)部組織破壞,造成應(yīng)力集中。為了盡可能的改善上述問(wèn)題,本文將軋楔的垂直側(cè)端面改為傾斜側(cè)端面并將軋楔刃口進(jìn)行圓角化。有限元模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,成形過(guò)程中金屬的流動(dòng)更為順暢,基本消除了成形過(guò)程中在錐頭大端面上出現(xiàn)的折疊現(xiàn)象,而且使該部位的破損值大大降低,成形質(zhì)量改善了許多。采用楔橫軋-立鍛工序成形主動(dòng)螺旋傘齒輪坯時(shí)為節(jié)省原材料提高材料利用率,在成形軸部時(shí)將直徑較大部位置于兩端。由于錐頭部位是采用立鍛成形,成形出的錐頭部位尺寸精度和質(zhì)量要比楔橫軋工藝獲得的產(chǎn)品更好。但是受前期楔橫軋工序影響,在工件端部出現(xiàn)了凹坑,需要在立鍛工序得到填充,這使得立鍛錐頭時(shí)成形力較大,需先形成飛邊才可達(dá)到填充凹坑的條件。采用擠壓-立鍛工藝成形主動(dòng)傘齒輪坯時(shí)研究了冷成型和熱成型兩種溫度下的成形效果。這種工藝沒(méi)有楔橫軋時(shí)產(chǎn)生的凹坑,成形出的齒輪坯的質(zhì)量是三種工藝最好的,尺寸精度最高,破損值最小。但是生產(chǎn)效率卻是最低的。從研究結(jié)果可以看出,無(wú)論是楔橫軋-立鍛工藝還是擠壓-立鍛工藝,最后的立鍛工序不僅僅是用來(lái)成形錐頭,對(duì)前期成形的坯料還兼顧了精整和矯直的作用。
【關(guān)鍵詞】：主動(dòng)螺旋傘齒輪坯 楔橫軋 立鍛 擠壓 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)】：U466
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 主動(dòng)螺旋傘齒輪坯精密塑性成形研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容與意義17-21
• 1.3.1 選題背景17-18
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容18-21
• 1.3.3 研究意義21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 金屬塑性成形基礎(chǔ)理論22-31
• 2.1 金屬的塑性變形22-23
• 2.1.1 塑性變形的微觀理論解釋22
• 2.1.2 金屬塑性變形能力指標(biāo)22-23
• 2.2 塑性變形屈服準(zhǔn)則23-24
• 2.2.1 屈雷斯加（Trasca）屈服準(zhǔn)則23-24
• 2.2.2 密席斯（Mises）屈服準(zhǔn)則24
• 2.3 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系24-27
• 2.3.1 列維-密席斯方程25
• 2.3.2 圣維南塑性流動(dòng)方程25-26
• 2.3.3 普朗特-勞斯方程26-27
• 2.4 剛塑性有限元理論27-28
• 2.5 數(shù)值模擬技術(shù)28-30
• 2.5.1 本文研究工具的選擇28-29
• 2.5.2 DEFORM軟件介紹29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 楔橫軋成形主動(dòng)螺旋傘齒輪坯31-72
• 3.1 楔橫軋技術(shù)概述31-34
• 3.1.1 楔橫軋模具設(shè)計(jì)四原則32-33
• 3.1.2 模具參數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)33-34
• 3.2 下料計(jì)算及設(shè)備選擇34-36
• 3.2.1 成形方案確定34-35
• 3.2.2 下料計(jì)算35-36
• 3.2.3 設(shè)備選擇36
• 3.3 模具設(shè)計(jì)36-41
• 3.3.1 模具型腔設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.2 軋制方案確定37-38
• 3.3.3 孔型幾何尺寸計(jì)算38-40
• 3.3.4 楔橫軋模具三維建模40-41
• 3.4 數(shù)值模擬與結(jié)果分析41-56
• 3.4.1 模擬前處理設(shè)置41-42
• 3.4.2 楔Ⅰ段模擬結(jié)果分析42-48
• 3.4.3 楔Ⅱ段模擬結(jié)果分析48-52
• 3.4.4 楔Ⅲ段模擬結(jié)果分析52-56
• 3.5 成形工件質(zhì)量分析56-61
• 3.5.1 工件幾何形狀分析56-57
• 3.5.2 尺寸誤差分析57-58
• 3.5.3 折疊缺陷58-59
• 3.5.4 破損值分析59-61
• 3.6 方案改進(jìn)61-71
• 3.6.1 模具修改61-62
• 3.6.2 改進(jìn)方案后工件折疊缺陷分析62-63
• 3.6.3 改進(jìn)方案后工件破損值分析63-65
• 3.6.4 改進(jìn)方案前后工件其他參數(shù)對(duì)比65-69
• 3.6.5 改進(jìn)方案成形出工件形態(tài)分析69-71
• 3.7 本章小結(jié)71-72
• 第4章 楔橫軋-閉式模鍛成形主動(dòng)螺旋傘齒輪坯72-102
• 4.1 楔橫軋方案確定72-75
• 4.1.1 下料計(jì)算與設(shè)備選擇72-74
• 4.1.2 成形方案的確定74-75
• 4.2 模具設(shè)計(jì)75-80
• 4.2.1 模具型腔設(shè)計(jì)75-76
• 4.2.2 軋制方案確定76-77
• 4.2.3 軋楔尺寸計(jì)算77-78
• 4.2.4 軋齊曲線計(jì)算78-79
• 4.2.5 三維建模與數(shù)值模擬79-80
• 4.3 楔橫軋工序模擬結(jié)果分析80-86
• 4.3.1 金屬流動(dòng)分析81-82
• 4.3.2 等效應(yīng)變分析82-85
• 4.3.3 軋制過(guò)程模具載荷分析85
• 4.3.4 楔橫軋工序成形工件形態(tài)分析85-86
• 4.4 閉式模鍛86-90
• 4.4.1 模膛設(shè)計(jì)86-87
• 4.4.2 設(shè)備選擇87-88
• 4.4.3 模擬前處理設(shè)置88-90
• 4.5 模擬結(jié)果分析90-101
• 4.5.1 錐頭成形過(guò)程金屬流動(dòng)分析90-94
• 4.5.2 閉式模鍛的矯直和精整作用94-96
• 4.5.3 工件應(yīng)力應(yīng)變以及溫度分析96-100
• 4.5.4 模具載荷分析100-101
• 4.5.5 工件形狀和尺寸精度分析101
• 4.6 本章小結(jié)101-102
• 第5章 擠壓-閉式模鍛成形主動(dòng)螺旋傘齒輪坯102-135
• 5.1 成型方案的確定102-104
• 5.1.1 成形方案102-103
• 5.1.2 下料直徑確定103
• 5.1.3 確定成形方案103-104
• 5.2 擠壓工步前期準(zhǔn)備104-110
• 5.2.1 下料計(jì)算104-105
• 5.2.2 擠壓方案確定105-106
• 5.2.3 擠壓設(shè)備選擇106-108
• 5.2.4 擠壓模具設(shè)計(jì)108-109
• 5.2.5 擠壓坯料前處理109-110
• 5.3 擠壓工序模擬成形前處理設(shè)置110-112
• 5.4 模擬結(jié)果分析112-122
• 5.4.1 金屬流動(dòng)分析112-116
• 5.4.2 冷擠壓和熱擠壓應(yīng)力場(chǎng)對(duì)比分析116-117
• 5.4.3 冷擠壓和熱擠壓模具載荷對(duì)比分析117-119
• 5.4.4 熱擠壓溫度場(chǎng)分析119
• 5.4.5 其他指標(biāo)分析119-121
• 5.4.6 擠壓成型工件形態(tài)尺寸分析121-122
• 5.5 模鍛工序122-124
• 5.5.1 模膛設(shè)計(jì)122
• 5.5.2 設(shè)備選擇122-123
• 5.5.3 成形模擬前處理設(shè)置123-124
• 5.6 成形結(jié)果分析124-134
• 5.6.1 金屬流動(dòng)分析124-126
• 5.6.2 立鍛的精整作用126-127
• 5.6.3 工件應(yīng)力場(chǎng)分布127-131
• 5.6.4 模具載荷分析131-132
• 5.6.5 其他指標(biāo)分析132-134
• 5.6.6 工件形狀尺寸分析134
• 5.7 本章小結(jié)134-135
• 第6章 各工藝經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析135-138
• 6.1 生產(chǎn)效率135
• 6.2 材料利用率135-136
• 6.3 工件尺寸精度與質(zhì)量136-137
• 6.4 本章小結(jié)137-138
• 第7章 結(jié)論與展望138-140
• 參考文獻(xiàn)140-146
• 致謝146

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6 王鵬飛;汽車主動(dòng)螺旋傘齒輪坯精密塑性成形工藝的數(shù)值模擬研究[D];吉林大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：623318