直齿圆柱内齿轮精密成形初步研究

发布时间：2017-04-08 09:13

  本文关键词：直齿圆柱内齿轮精密成形初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直齿圆柱内齿轮(以下简称内齿轮)是机械传动中的典型零件,其尺寸精度要求高,强度要求好。传统的切削加工由于破坏了金属的纤维流线,导致轮齿强度和疲劳寿命不够高,同时材料利用率低、成本高。采用精密成形方式是解决这些问题的有效方式。根据已有的模锻、挤压、旋压等内齿轮精密成形工艺研究,本文提出了圆环坯料“预劈挤+反向终劈挤”内齿轮两步劈挤成形工艺。本研究以齿数18、模数3、齿宽30 mm的渐开线内齿轮作为研究对象,用内径52 mm,外径80 mm,高度30 mm的圆环坯料进行劈挤研究,通过三维建模、数值模拟优化、物理实验,最终得到了符合要求的铅制件。主要研究工作为预成形模具优化、数值模拟实验规律总结及物理实验与数值模拟结果对比。通过研究得出:用劈刃倾角和劈分角均为60o的劈楔,一步劈挤内径52mm,外径80 mm的圆环坯料时,当劈刃侧面夹角φ≤80o,径向劈入深度h0≥3.4 mm时可以避免产生折叠。但一步劈挤无法避免端面塌角缺陷且容易出现齿顶欠充满。采用两步成形工艺。确定预成形件周向凹凸,呈浅齿状,劈出端具有一定高度隆起,且径向直径小于劈入端。模拟优化得出预成形主要参数:劈入端齿顶圆直径D1=?47.6,齿根圆直径d1=?50.6;末端齿顶圆直径D2=?51.6,齿根圆直径d2=?59.6;端面预留金属高度△B=5mm,预留径向宽度△D=6 mm,预成形凸模成形端劈入深度8 mm,凸模劈刃倾角θ=80o。根据最优的模拟结果制造实物模具进行物理实验,制作铅坯料;预成形阶段凸模下行,坯料被劈分,劈出端开始成形隆起轮廓,劈入端成形坯料与齿形之间的起伏过渡轮廓,当劈入深度为39 mm时得到合格的预成形件;将预成形件劈出端朝上置于终成形模具,凸模完全穿透凹模后得到了合格的内齿轮工件。研究表明,内齿轮一步劈挤在合理的模具结构参数下可以避免产生折叠,但是无法消除端面塌角缺陷,且齿顶不容易填充饱满。通过劈挤预成形可以弥补端面塌角,齿顶填充不满问题,同时能降低成形力,最终获得齿廓清晰、齿顶填充饱满的内齿轮工件。两步劈挤成形工艺具有成形力小,模具简单,设备动作要求简单等优点,且为大模数多齿数内齿轮精密成形提供了可能。
【关键词】：内齿轮 精密成形 劈挤 数值模拟 物理实验
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景和意义8-10
• 1.2 研究内容和方法10-12
• 第2章 国内外研究现状及相关成形途径12-29
• 2.1 闭式模锻12-17
• 2.1.1 传统的闭式模锻12-14
• 2.1.2 改进的闭式模锻14-17
• 2.2 挤压成形17-23
• 2.3 旋压成形23-25
• 2.4 劈挤成形25-29
• 2.4.1 劈挤成形简介25-26
• 2.4.2 齿轮劈挤成形26-29
• 第3章 内齿轮两步精密成形工艺29-44
• 3.1 两步精密成形29-31
• 3.1.1 成形工艺流程29-30
• 3.1.2 意义及特点30-31
• 3.2 研究对象31-32
• 3.3 预成形研究32-43
• 3.3.1 圆环坯料劈挤32-34
• 3.3.2 预成形设计构想34-35
• 3.3.3 预成形件主要参数及其设计35-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 劈挤成形规律研究44-51
• 4.1 劈挤预成形数值模拟及其结果44
• 4.2 劈挤终成形数值模拟及其结果44-45
• 4.3 劈挤变形过程分析45-48
• 4.4 模具应力分析48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第5章 物理模拟实验51-70
• 5.1 实验目的51
• 5.2 实验准备51-58
• 5.2.1 模具设计及制造51-56
• 5.2.2 制作实验坯料56-57
• 5.2.3 实验设备57-58
• 5.3 物理模拟实验58-60
• 5.3.1 预成形实验58-59
• 5.3.2 终成形实验59-60
• 5.4 实验结果分析与对比60-68
• 5.4.1 物理实验分析60-63
• 5.4.2 数值模拟与物理模拟实验对比分析63-68
• 5.5 本章小结68-70
• 第6章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 攻读学位期间的研究成果75

【参考文献】

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本文编号：292534