斜齿圆柱内齿轮贯通式冷挤压成形方法研究
发布时间：2021-08-09 10:53
斜齿圆柱内齿轮,简称内斜齿轮,其作为传递运动和动力的最基本零件之一,由于其啮合效率高、噪声低、传动载荷大等优点,在工业领域应用较为广泛。当前加工内斜齿轮主要采用插齿、拉削等工艺方法,其加工工艺复杂、生产效率低,不适合大批量生产。而采用冷挤压成形工艺则可以节约原材料、提高生产效率和降低生产成本。由于内斜齿轮具有一定的螺旋角,若采取常规的挤压工艺成形,内斜齿轮在冷挤压成形时存在成形力过大、齿形角隅部分难充填、齿形部分精度难以保证、挤压件脱模困难等技术难点,这成为制约内斜齿轮近净成形应用的技术瓶颈。本文以斜齿圆柱内齿轮为研究对象,根据其零件结构特点,提出采用贯通式工艺方案来进行冷挤压成形和脱模的研究,研究材料在冷挤压过程中的流动情况,探究内斜齿轮成形原理,分别探寻坯料内孔直径、入模半角、定径带长度和摩擦系数对冷挤压成形载荷和质量的影响规律;采用正交实验法和有限元法对影响内斜齿冷挤压成形的主要工艺参数进行了优化,确定了最优工艺参数;以弹塑性理论为基础,分析得到了下凸模弹性扩张和挤压件弹性回复情况对齿轮精度的影响规律,采用反补偿法对模具修形,以此提高齿轮的齿形精度和齿向精度。根据数值模拟的结果并...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内斜齿轮零件图
此种材料为含碳量较低的合金钢，便于冷挤压成形。图 2.2 内斜齿轮挤压件结构图2.2 成形工艺方案的设计传统的内斜齿轮冷挤压成形方法采用的是反挤压成形，其原理图如下图 2.3所示，从图中可以看出，模具结构为整体式结构。在反挤压模具结构中，把向心推力球轴承放置在凸模与凸模固定套间,并在凸模与上垫板间放置钢球，挤齿前采用凸模与齿坯内孔本身导向,保证轮齿成形的一致性以及内齿、外圆间的同轴度。齿坯与凹模间留有较小间隙,确保挤齿过程中挤压件在凹模内始终可转动,利于斜齿成形。而其主要成形过程是凸模向下运动，当凸模上的外齿接触到坯料时，由于摩擦力作用使钢球和向心推力球轴承同时旋转，凸模也随之稳定的向下作旋转运动，直到挤齿过程结束，而后凸模停止向下运动并且向上退出，同理，由于凸模上的外齿与挤压件的摩擦力作用，使凸模在向上运动的过程中也作旋转运动并与挤压的齿轮逐步分离，最后挤压件再被顶杆顶出。
重庆理工大学硕士学位论文形，材料选为塑性体。本文中研究对象为内斜齿轮，材料为 20CrM材料时需选性能与之接近的 AISI-4120[70-2200F (20-1200C)]。为与相符，根据实际的应力应变曲线所呈现出的流动特性，选取流动ε,ε ,T)。如图2.5所示为AISI- 4120[70-2200F(20-1200C)]的流动应力题对内斜齿轮冷挤压成形精度的研究中，由于坯料在挤压变形时的弹性变形情况对齿轮成形精度存在着较大的影响，因此在研究内和齿向精度时，必须要综合考虑两方面的因素对挤压过程中弹性变时应选择坯料材料为弹-塑性，图 2.6 为 20CrMoTi 材料在前处理中性相关数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳轮内外齿冷挤压成形工艺方案研究[J]. 冯文杰,张磊磊,夏泽雨,陈莹莹,杨涛. 锻压技术. 2016(12)
[2]冷精整直齿轮和组合凹模弹性变形规律[J]. 高妍,陈文琳,吴玉程,徐祥龙,周瑞. 塑性工程学报. 2016(04)
[3]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)
[4]内斜齿轮修正及啮合仿真[J]. 苏建新,邓效忠,任小中,魏冰阳,徐增军. 机械传动. 2015(07)
[5]基于Deform-3D的地质钻杆六方接头空心坯开式反挤压工艺参数分析[J]. 冯文杰,单斌,陈莹莹,陈文. 锻压技术. 2014(02)
[6]斜齿内齿轮的插齿加工[J]. 张晓昱,白涛. 金属加工(冷加工). 2012(12)
[7]圆柱斜齿轮浮动凹模冷挤压成形仿真与实验研究[J]. 薛克敏,李晓冬,李萍,许锋,周结魁,石文超. 中国机械工程. 2012(04)
[8]带锥孔轴套冷挤压成形工艺数值模拟研究[J]. 魏小华,辛海鹰,陈刚. 热加工工艺. 2012(03)
[9]用统一强度理论的多层预应力组合凹模强度设计和应用[J]. 敖文刚,唐全波,黄勇刚. 塑性工程学报. 2011(06)
[10]定径带长度对花键轴冷挤压弯曲变形的影响[J]. 冯文杰,辜志勇,陈莹莹. 现代制造工程. 2011(10)
博士论文
[1]载重汽车用直齿圆柱齿轮连续冷挤压冷整形复合成形关键技术研究[D]. 梁强.重庆大学 2016
硕士论文
[1]重型汽车轮边减速器太阳轮冷挤压技术研究[D]. 张磊磊.重庆理工大学 2017
[2]载重汽车变速器输入轴冷挤压成形技术研究[D]. 薛倩倩.重庆理工大学 2016
[3]载重汽车用齿轮冷挤压成形精度研究[D]. 付森涛.重庆理工大学 2016
[4]空心轴类零件内孔开式反挤压成形方法研究[D]. 单斌.重庆理工大学 2014
[5]直齿锥齿轮成形工艺及精度控制的研究[D]. 凌文凯.重庆理工大学 2012
[6]齿轮冷挤压成形分析和模具优化[D]. 张猛.上海工程技术大学 2010
[7]直齿轮冷精锻成形数值模拟分析与实验研究[D]. 胡成亮.合肥工业大学 2005
本文编号：3331934
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
内斜齿轮零件图
此种材料为含碳量较低的合金钢，便于冷挤压成形。图 2.2 内斜齿轮挤压件结构图2.2 成形工艺方案的设计传统的内斜齿轮冷挤压成形方法采用的是反挤压成形，其原理图如下图 2.3所示，从图中可以看出，模具结构为整体式结构。在反挤压模具结构中，把向心推力球轴承放置在凸模与凸模固定套间,并在凸模与上垫板间放置钢球，挤齿前采用凸模与齿坯内孔本身导向,保证轮齿成形的一致性以及内齿、外圆间的同轴度。齿坯与凹模间留有较小间隙,确保挤齿过程中挤压件在凹模内始终可转动,利于斜齿成形。而其主要成形过程是凸模向下运动，当凸模上的外齿接触到坯料时，由于摩擦力作用使钢球和向心推力球轴承同时旋转，凸模也随之稳定的向下作旋转运动，直到挤齿过程结束，而后凸模停止向下运动并且向上退出，同理，由于凸模上的外齿与挤压件的摩擦力作用，使凸模在向上运动的过程中也作旋转运动并与挤压的齿轮逐步分离，最后挤压件再被顶杆顶出。
重庆理工大学硕士学位论文形，材料选为塑性体。本文中研究对象为内斜齿轮，材料为 20CrM材料时需选性能与之接近的 AISI-4120[70-2200F (20-1200C)]。为与相符，根据实际的应力应变曲线所呈现出的流动特性，选取流动ε,ε ,T)。如图2.5所示为AISI- 4120[70-2200F(20-1200C)]的流动应力题对内斜齿轮冷挤压成形精度的研究中，由于坯料在挤压变形时的弹性变形情况对齿轮成形精度存在着较大的影响，因此在研究内和齿向精度时，必须要综合考虑两方面的因素对挤压过程中弹性变时应选择坯料材料为弹-塑性，图 2.6 为 20CrMoTi 材料在前处理中性相关数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳轮内外齿冷挤压成形工艺方案研究[J]. 冯文杰,张磊磊,夏泽雨,陈莹莹,杨涛. 锻压技术. 2016(12)
[2]冷精整直齿轮和组合凹模弹性变形规律[J]. 高妍,陈文琳,吴玉程,徐祥龙,周瑞. 塑性工程学报. 2016(04)
[3]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)
[4]内斜齿轮修正及啮合仿真[J]. 苏建新,邓效忠,任小中,魏冰阳,徐增军. 机械传动. 2015(07)
[5]基于Deform-3D的地质钻杆六方接头空心坯开式反挤压工艺参数分析[J]. 冯文杰,单斌,陈莹莹,陈文. 锻压技术. 2014(02)
[6]斜齿内齿轮的插齿加工[J]. 张晓昱,白涛. 金属加工(冷加工). 2012(12)
[7]圆柱斜齿轮浮动凹模冷挤压成形仿真与实验研究[J]. 薛克敏,李晓冬,李萍,许锋,周结魁,石文超. 中国机械工程. 2012(04)
[8]带锥孔轴套冷挤压成形工艺数值模拟研究[J]. 魏小华,辛海鹰,陈刚. 热加工工艺. 2012(03)
[9]用统一强度理论的多层预应力组合凹模强度设计和应用[J]. 敖文刚,唐全波,黄勇刚. 塑性工程学报. 2011(06)
[10]定径带长度对花键轴冷挤压弯曲变形的影响[J]. 冯文杰,辜志勇,陈莹莹. 现代制造工程. 2011(10)
博士论文
[1]载重汽车用直齿圆柱齿轮连续冷挤压冷整形复合成形关键技术研究[D]. 梁强.重庆大学 2016
硕士论文
[1]重型汽车轮边减速器太阳轮冷挤压技术研究[D]. 张磊磊.重庆理工大学 2017
[2]载重汽车变速器输入轴冷挤压成形技术研究[D]. 薛倩倩.重庆理工大学 2016
[3]载重汽车用齿轮冷挤压成形精度研究[D]. 付森涛.重庆理工大学 2016
[4]空心轴类零件内孔开式反挤压成形方法研究[D]. 单斌.重庆理工大学 2014
[5]直齿锥齿轮成形工艺及精度控制的研究[D]. 凌文凯.重庆理工大学 2012
[6]齿轮冷挤压成形分析和模具优化[D]. 张猛.上海工程技术大学 2010
[7]直齿轮冷精锻成形数值模拟分析与实验研究[D]. 胡成亮.合肥工业大学 2005
本文编号：3331934
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