直齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究
发布时间：2021-06-07 14:28
直齿锥齿轮精密锻造是指对齿轮锻造成形后,略作修整或不再修整即可达到齿轮精度要求的成形技术,即技术通过模具锻压的方式对齿轮进行加工,既可以防止金属纤维被切断,保证了工件的力学性能,又能节省材料并提高生产效率。近年来,随着汽车及农用机械产量逐年增加,其传动部件齿轮的需求量也越来越大。企业在市场中的竞争也日趋激烈,由于齿轮精密锻造技术既能提高生产效率,又能节省材料,因此齿轮精密锻造技术得到了大规模使用。但该技术与铣削加工相比,存在精度较低、有飞边产生等问题。在企业的实际生产中,普遍采用锻造与铣削相结合的工艺进行加工,即:先精密锻造成形加工后,再铣削修整使工件达到精度要求。但是由于铣削加工耗时较长,因此,齿轮的生产周期依旧较长。针对以上问题,国内外学者运用仿真软件对齿轮齿形过程及模具做了相关研究,但成形因素对齿轮的影响、温度对模具磨损的影响和模具精确设计方面尚待研究。本文选取直齿锥齿轮作为研究对象,使用UG建立直齿锥齿轮的三维模型;根据一步成形工艺中的精密锻造技术要求以及直齿锥齿轮零件图,设计出该型号直齿锥齿轮所对应的精密锻造模具;在金属成形理论基础及Archard磨损模型上,研究高温对硬度的...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１料坯??
第三章一步成形丁艺分析与正交试验?ｆｔ齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究??第三章一步成形工艺分析与正交试验??本章将建立传统精密锻造成形的模具，依据直齿锥齿轮尺寸和技术要求，分析该??型号直齿锥齿轮的成形工艺，设计出其精密锻造成形的模型和有限元分析模型。根据??成形效果及模具寿命影响因素设计正交模拟方案，采用ＤＥＦ０ＲＭ－３Ｄ仿真软件对每??一组正交模拟方案的成形过程进行分析。通过对正交模拟方案的数据处理，确定影响??成形因素的主次，找出最优加工方案，并对最优方案的成形过程及模具磨损做出分析。??３．１直齿锥齿轮工艺分析??３．１．１直齿锥齿轮闭塞成形原理??直齿锥齿轮闭塞成形是指工件在复动式模具的压力下，使其在封闭的模型腔中成??形。此工艺可以获得较为完整的齿形，如果工件精度要求不高，则齿面不再进行加工??即可使用；若对工件精度要求较高，则需对齿面进行精加工。该精密锻造成形技术大??多应用于大规格齿轮，可以直接对齿形进行精密锻造加工。由于精密锻造时可以保证??金属纤维不被切断，因此可以有效提高工件机械性能［４Ｍ１］。??３．１．２工件尺寸与技术要求??选取２６齿直齿锥齿轮为研宄对象，材料选用２０ＣｒＭｎＴｉ，模数为８ｍｍ。通过齿??形角为２０°，齿顶高系数为１，弦齿高位４．８６，变位系数为－０．４，精度等级８－９级［５２］。??以此尺寸和加工要求，在ＵＧ软件上建立三维模型，如图３－１所示。??＃??图３－１直齿锥齿轮三维零件图??１６??
直齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究?第三章一步成形Ｔ艺分析与正交试验??根据该型号直齿锥齿轮加工尺寸与精度要求，如图３－２所示。??ｕ，?ｍ?????ｍ?ｊ??图３－２直齿锥齿轮简化工件图??根据工件体积，求得料还尺寸，如表３．１所不。??表３．１料坯参数??参＾?ｍｍ?ｍ???大小?１２０ｍｍ?６６ｍｍ?２０ＣｒＭｎＴｉ??３．１．３工艺分析＿??由于所选型号为传动齿轮，齿形面精度需要达到７级，经过测量闭塞成形之后的??精度为８－７．７级［５３］，同时，在实际加工过程中，闭塞成形会在齿槽大端位置处产生飞??边［５４＿５７１，因此闭塞成形后需要对工件进行铣削精加工。??３．２有限元分析模型建立??根据闭塞成形原理，采用ＵＧ逑立存限元模型时，先报据工件的尺寸及精度要求，??绘制出该型号直齿锥齿轮的三维图，然后根据切除的方法将合并的上下模之间切除掉??工件部分，中间即为模型腔。然后根据成形模具的要求，对模具结构加以调整，形成??所需模具。有限元分析模型建立如图３－３所示：??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DEFORM-3D的半轴齿轮锻造工艺优化设计与仿真分析[J]. 李林鑫,银强,陈显均. 锻压技术. 2018(03)
[2]大模数冷挤压直齿轮冷整形方式的选择[J]. 梁强,周杰,朱姗姗,夏泽雨,刘正伟. 中南大学学报(自然科学版). 2017(08)
[3]冷精锻工艺设计[J]. 张清林. 兵器装备工程学报. 2017(05)
[4]汽车差速器主动齿轮锻造出模问题的研究[J]. 李智,王宝雨. 机械设计与制造. 2017(05)
[5]差速器齿轮锻造成形工艺优化研究[J]. 范孝玉,冯可,李泽坤,施文强,冯星宇,王逸萌,李振红. 机械工程师. 2017(04)
[6]从动螺旋锥齿轮齿坯热模锻工艺参数优化设计[J]. 刘赣华,王霞,林和荣,张振铎. 机械设计与制造. 2017(03)
[7]H13钢半轴摆辗模具开裂失效分析[J]. 金林奎,龚亮,王丽珊,李建. 金属加工(热加工). 2017(05)
[8]冷精锻工艺设计[J]. 张清林. 兵器装备工程学报. 2016(12)
[9]斜齿轮冷精锻模具弹性变形规律数值模拟研究[J]. 王峰,冯玮. 锻压技术. 2016(08)
[10]H13钢压铸模具的失效分析[J]. 谭成,马党参,王华昆,周健,迟宏宵. 机械工程材料. 2016(01)
硕士论文
[1]多本构模型耦合的数值模拟方法及其在锥齿轮等温锻造过程中的应用[D]. 韩云龙.山东大学 2017
[2]铝合金锥齿轮等温锻造数值模拟及模具寿命研究[D]. 徐洪强.山东大学 2016
[3]直齿锥齿轮等温锻造工艺数值模拟及精度控制研究[D]. 刘丹丹.山东大学 2016
[4]螺旋伞齿轮双分流精密锻造方法研究[D]. 段红尊.重庆理工大学 2015
[5]直齿锥齿轮精锻成形数值模拟及模具型腔精确设计方法研究[D]. 李立.山东大学 2014
[6]弧齿锥齿轮的齿形设计与精锻成形加工技术研究[D]. 徐林林.河南科技大学 2014
[7]直齿锥齿轮精密锻造工艺与模具设计方法研究[D]. 张艳娥.山东大学 2007
[8]直齿轮冷精锻模具弹性变形规律及修正[D]. 邓陶勇.合肥工业大学 2007
本文编号：3216752
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１料坯??
第三章一步成形丁艺分析与正交试验?ｆｔ齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究??第三章一步成形工艺分析与正交试验??本章将建立传统精密锻造成形的模具，依据直齿锥齿轮尺寸和技术要求，分析该??型号直齿锥齿轮的成形工艺，设计出其精密锻造成形的模型和有限元分析模型。根据??成形效果及模具寿命影响因素设计正交模拟方案，采用ＤＥＦ０ＲＭ－３Ｄ仿真软件对每??一组正交模拟方案的成形过程进行分析。通过对正交模拟方案的数据处理，确定影响??成形因素的主次，找出最优加工方案，并对最优方案的成形过程及模具磨损做出分析。??３．１直齿锥齿轮工艺分析??３．１．１直齿锥齿轮闭塞成形原理??直齿锥齿轮闭塞成形是指工件在复动式模具的压力下，使其在封闭的模型腔中成??形。此工艺可以获得较为完整的齿形，如果工件精度要求不高，则齿面不再进行加工??即可使用；若对工件精度要求较高，则需对齿面进行精加工。该精密锻造成形技术大??多应用于大规格齿轮，可以直接对齿形进行精密锻造加工。由于精密锻造时可以保证??金属纤维不被切断，因此可以有效提高工件机械性能［４Ｍ１］。??３．１．２工件尺寸与技术要求??选取２６齿直齿锥齿轮为研宄对象，材料选用２０ＣｒＭｎＴｉ，模数为８ｍｍ。通过齿??形角为２０°，齿顶高系数为１，弦齿高位４．８６，变位系数为－０．４，精度等级８－９级［５２］。??以此尺寸和加工要求，在ＵＧ软件上建立三维模型，如图３－１所示。??＃??图３－１直齿锥齿轮三维零件图??１６??
直齿锥齿轮多步精密锻造成形有限元分析与工艺研究?第三章一步成形Ｔ艺分析与正交试验??根据该型号直齿锥齿轮加工尺寸与精度要求，如图３－２所示。??ｕ，?ｍ?????ｍ?ｊ??图３－２直齿锥齿轮简化工件图??根据工件体积，求得料还尺寸，如表３．１所不。??表３．１料坯参数??参＾?ｍｍ?ｍ???大小?１２０ｍｍ?６６ｍｍ?２０ＣｒＭｎＴｉ??３．１．３工艺分析＿??由于所选型号为传动齿轮，齿形面精度需要达到７级，经过测量闭塞成形之后的??精度为８－７．７级［５３］，同时，在实际加工过程中，闭塞成形会在齿槽大端位置处产生飞??边［５４＿５７１，因此闭塞成形后需要对工件进行铣削精加工。??３．２有限元分析模型建立??根据闭塞成形原理，采用ＵＧ逑立存限元模型时，先报据工件的尺寸及精度要求，??绘制出该型号直齿锥齿轮的三维图，然后根据切除的方法将合并的上下模之间切除掉??工件部分，中间即为模型腔。然后根据成形模具的要求，对模具结构加以调整，形成??所需模具。有限元分析模型建立如图３－３所示：??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DEFORM-3D的半轴齿轮锻造工艺优化设计与仿真分析[J]. 李林鑫,银强,陈显均. 锻压技术. 2018(03)
[2]大模数冷挤压直齿轮冷整形方式的选择[J]. 梁强,周杰,朱姗姗,夏泽雨,刘正伟. 中南大学学报(自然科学版). 2017(08)
[3]冷精锻工艺设计[J]. 张清林. 兵器装备工程学报. 2017(05)
[4]汽车差速器主动齿轮锻造出模问题的研究[J]. 李智,王宝雨. 机械设计与制造. 2017(05)
[5]差速器齿轮锻造成形工艺优化研究[J]. 范孝玉,冯可,李泽坤,施文强,冯星宇,王逸萌,李振红. 机械工程师. 2017(04)
[6]从动螺旋锥齿轮齿坯热模锻工艺参数优化设计[J]. 刘赣华,王霞,林和荣,张振铎. 机械设计与制造. 2017(03)
[7]H13钢半轴摆辗模具开裂失效分析[J]. 金林奎,龚亮,王丽珊,李建. 金属加工(热加工). 2017(05)
[8]冷精锻工艺设计[J]. 张清林. 兵器装备工程学报. 2016(12)
[9]斜齿轮冷精锻模具弹性变形规律数值模拟研究[J]. 王峰,冯玮. 锻压技术. 2016(08)
[10]H13钢压铸模具的失效分析[J]. 谭成,马党参,王华昆,周健,迟宏宵. 机械工程材料. 2016(01)
硕士论文
[1]多本构模型耦合的数值模拟方法及其在锥齿轮等温锻造过程中的应用[D]. 韩云龙.山东大学 2017
[2]铝合金锥齿轮等温锻造数值模拟及模具寿命研究[D]. 徐洪强.山东大学 2016
[3]直齿锥齿轮等温锻造工艺数值模拟及精度控制研究[D]. 刘丹丹.山东大学 2016
[4]螺旋伞齿轮双分流精密锻造方法研究[D]. 段红尊.重庆理工大学 2015
[5]直齿锥齿轮精锻成形数值模拟及模具型腔精确设计方法研究[D]. 李立.山东大学 2014
[6]弧齿锥齿轮的齿形设计与精锻成形加工技术研究[D]. 徐林林.河南科技大学 2014
[7]直齿锥齿轮精密锻造工艺与模具设计方法研究[D]. 张艳娥.山东大学 2007
[8]直齿轮冷精锻模具弹性变形规律及修正[D]. 邓陶勇.合肥工业大学 2007
本文编号：3216752
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