大型齿轮局部加载热成形工艺参数优选
发布时间：2022-12-11 13:52
齿轮是典型的机械传动零部件之一,被广泛的应用在航天、汽车、机械、冶金等行业当中。随着我国工业快速发展,齿轮发挥着其它机械零件不可替代的作用。齿轮在实际生产中,塑性成形法越来越被人们所重视。然而塑性成形法加工生产出的齿轮不仅成形载荷过大,而且对加工设备规格要求高,加工一个直径超过一米的齿轮,往往需要数以万吨的液压设备,无法应用在大型齿轮的加工生产上。本课题以模数为20,齿数为60,直径超过一米的大型齿轮为主要研究对象,设计出一种新型大型齿轮局部加载热成形的方法。该成形工艺利用电磁感应加热原理对圆柱形状的坯料进行局部快速加热,使坯料始锻造温度达到理想温度,随后置于顶件器上,与凸模保持相同运动方向,将坯料压入凹模型腔当中。由于凸模和凹模型腔的共同作用,坯料最外层发生塑性变形,齿轮齿形在这一过程中逐渐成形,因坯料内部为刚性区域,故不发生形变。本文以模数为20,齿数为60的大型齿轮的两个齿进行局部加载热数值模拟,运用DEFORM-3D有限元软件分析了成形过程中的金属流动规律以及载荷行程曲线。此外,还探究分析了局部加载热成形过程中坯料始锻造温度T、模具预加热温度t、坯料与模具之间的摩擦系数?、凸模...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 齿轮主要加工方法
1.3 圆柱直齿轮成形技术研究现状与发展趋势
1.3.1 齿轮冷锻
1.3.2 齿轮热锻
1.3.3 齿轮温锻
1.4 课题研究背景和意义
1.5 课题主要研究内容
第2章 大型齿轮局部加载热成形工艺原理
2.1 引言
2.2 大型齿轮结构尺寸参数
2.3 大型齿轮局部加载成形工艺原理
2.3.1 大型齿轮齿形塑性变形区的特点
2.3.2 大型齿轮齿形成形局部加热、局部加载工艺原理
2.4 大型齿轮局部成形工艺的优点
2.5 本章小结
第3章 感应加热温度场分布规律研究
3.1 引言
3.2 电磁感应加热原理
3.2.1 焦耳-楞次定律
3.2.2 法拉第电磁感应定律
3.2.3 感应电流的集肤效应
3.2.4 圆环效应
3.2.5 感应电流的穿透深度
3.3 电感应加热参数
3.3.1 感应加热电源频率的选择
3.3.2 感应加热线圈设计
3.3.3 感应线圈主要参数
3.4 电磁感应加热有限元模型的建立
3.4.1 有限元模型导入
3.4.2 坯料的网格划分
3.4.3 边界条件设置
3.5 感应加热有限元模拟结果及分析
3.5.1 电源频率的选择对温度分布的影响规律
3.5.2 电流密度对温度分布的影响规律
3.5.3 加热时间对温度分布的影响规律
3.6 本章小结
第4章 大型齿轮局部加载热成形有限元模拟分析
4.1 引言
4.2 有限元处理过程的几个关键问题
4.2.1 网络自动重新划分
4.2.2 摩擦边界条件
4.2.3 模拟加载步长的确定
4.3 有限元模型的建立
4.4 局部加载热成形金属流动规律及载荷曲线
4.4.1 金属流动规律
4.4.2 成形载荷曲线
4.5 局部加载热成形工艺参数模拟分析
4.5.1 坯料始锻造温度对成形的影响
4.5.2 模具温度对成形的影响
4.5.3 摩擦系数μ对成形的影响
4.5.4 局部加载热成形速度对成形的影响
4.5.5 凹模成形段弧长对成形的影响
4.6 工艺对比及优选工艺参数
4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光整加工对齿轮传动影响的研究[J]. 罗丽霞,武增宏. 机械工程师. 2018(11)
[2]基于ANSYS的带轴齿轮温锻工艺及模具优化设计[J]. 张在平. 热加工工艺. 2018(19)
[3]直齿圆柱齿轮冷精锻成形数值模拟及优化[J]. 陈昶. 科技创新与应用. 2018(20)
[4]工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响[J]. 陈泽中,程志龙,李雪源,赵娜. 有色金属材料与工程. 2018(02)
[5]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)
[6]啮合传动在机械领域的常见形式分析[J]. 赵晨彤,郭越. 科技展望. 2017(08)
[7]现代齿轮先进切削理论及方法[J]. 黄筱调,阳辉,郭二廓,方成刚. 机械设计与制造工程. 2016(10)
[8]插齿刀与插齿工艺存在的问题与对策[J]. 章宗城. 金属加工(冷加工). 2016(12)
[9]法拉第电磁感应定律定量演示实验的研制[J]. 郑刘德. 物理教师. 2016(04)
[10]Design of relief-cavity in closed-precision forging of gears[J]. 左斌,王宝雨,李智,郑明男,朱小星. Journal of Central South University. 2015(04)
博士论文
[1]基于高频感应加热的大模数齿轮轧制成形及微观组织研究[D]. 付晓斌.北京科技大学 2018
[2]圆柱直齿轮热精锻冷挤压复合成形关键技术研究[D]. 左斌.北京科技大学 2015
[3]轿车齿轮闭式冷精锻近/净成形关键技术研究[D]. 金俊松.华中科技大学 2009
[4]求非线性方程的迭代方法及其在求解微分方程和积分方程中的应用[D]. 梁仙红.浙江大学 2002
硕士论文
[1]直齿圆柱齿轮精密锻造工艺分析及数值模拟[D]. 周二停.安徽工业大学 2017
[2]大型齿轮塑性成形新工艺研究[D]. 刘秀侠.燕山大学 2017
[3]直齿圆柱齿轮冷挤压成形工艺及其摩擦润滑特性研究[D]. 朱利.重庆大学 2017
[4]小模数直齿圆柱齿轮镦压挤胀复合冷精锻成形研究[D]. 侯汉卿.吉林大学 2016
[5]大型齿轮局部加载热模锻成形新工艺研究[D]. 刘淑珍.燕山大学 2016
[6]提高齿轮轴热锻成形充填性的工艺措施研究[D]. 余志鹏.山东大学 2012
[7]圆柱直齿轮温精锻过程模拟及凹模工作应力计算的研究[D]. 侯天鹏.太原理工大学 2012
[8]大模数直齿圆柱齿轮精密塑性成形技术研究[D]. 朱怀沈.华中科技大学 2011
[9]感应加热温度场的数值模拟[D]. 张月红.江南大学 2008
本文编号：3718897
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 齿轮主要加工方法
1.3 圆柱直齿轮成形技术研究现状与发展趋势
1.3.1 齿轮冷锻
1.3.2 齿轮热锻
1.3.3 齿轮温锻
1.4 课题研究背景和意义
1.5 课题主要研究内容
第2章 大型齿轮局部加载热成形工艺原理
2.1 引言
2.2 大型齿轮结构尺寸参数
2.3 大型齿轮局部加载成形工艺原理
2.3.1 大型齿轮齿形塑性变形区的特点
2.3.2 大型齿轮齿形成形局部加热、局部加载工艺原理
2.4 大型齿轮局部成形工艺的优点
2.5 本章小结
第3章 感应加热温度场分布规律研究
3.1 引言
3.2 电磁感应加热原理
3.2.1 焦耳-楞次定律
3.2.2 法拉第电磁感应定律
3.2.3 感应电流的集肤效应
3.2.4 圆环效应
3.2.5 感应电流的穿透深度
3.3 电感应加热参数
3.3.1 感应加热电源频率的选择
3.3.2 感应加热线圈设计
3.3.3 感应线圈主要参数
3.4 电磁感应加热有限元模型的建立
3.4.1 有限元模型导入
3.4.2 坯料的网格划分
3.4.3 边界条件设置
3.5 感应加热有限元模拟结果及分析
3.5.1 电源频率的选择对温度分布的影响规律
3.5.2 电流密度对温度分布的影响规律
3.5.3 加热时间对温度分布的影响规律
3.6 本章小结
第4章 大型齿轮局部加载热成形有限元模拟分析
4.1 引言
4.2 有限元处理过程的几个关键问题
4.2.1 网络自动重新划分
4.2.2 摩擦边界条件
4.2.3 模拟加载步长的确定
4.3 有限元模型的建立
4.4 局部加载热成形金属流动规律及载荷曲线
4.4.1 金属流动规律
4.4.2 成形载荷曲线
4.5 局部加载热成形工艺参数模拟分析
4.5.1 坯料始锻造温度对成形的影响
4.5.2 模具温度对成形的影响
4.5.3 摩擦系数μ对成形的影响
4.5.4 局部加载热成形速度对成形的影响
4.5.5 凹模成形段弧长对成形的影响
4.6 工艺对比及优选工艺参数
4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光整加工对齿轮传动影响的研究[J]. 罗丽霞,武增宏. 机械工程师. 2018(11)
[2]基于ANSYS的带轴齿轮温锻工艺及模具优化设计[J]. 张在平. 热加工工艺. 2018(19)
[3]直齿圆柱齿轮冷精锻成形数值模拟及优化[J]. 陈昶. 科技创新与应用. 2018(20)
[4]工艺参数对铝合金微齿轮热挤压成形的影响[J]. 陈泽中,程志龙,李雪源,赵娜. 有色金属材料与工程. 2018(02)
[5]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)
[6]啮合传动在机械领域的常见形式分析[J]. 赵晨彤,郭越. 科技展望. 2017(08)
[7]现代齿轮先进切削理论及方法[J]. 黄筱调,阳辉,郭二廓,方成刚. 机械设计与制造工程. 2016(10)
[8]插齿刀与插齿工艺存在的问题与对策[J]. 章宗城. 金属加工(冷加工). 2016(12)
[9]法拉第电磁感应定律定量演示实验的研制[J]. 郑刘德. 物理教师. 2016(04)
[10]Design of relief-cavity in closed-precision forging of gears[J]. 左斌,王宝雨,李智,郑明男,朱小星. Journal of Central South University. 2015(04)
博士论文
[1]基于高频感应加热的大模数齿轮轧制成形及微观组织研究[D]. 付晓斌.北京科技大学 2018
[2]圆柱直齿轮热精锻冷挤压复合成形关键技术研究[D]. 左斌.北京科技大学 2015
[3]轿车齿轮闭式冷精锻近/净成形关键技术研究[D]. 金俊松.华中科技大学 2009
[4]求非线性方程的迭代方法及其在求解微分方程和积分方程中的应用[D]. 梁仙红.浙江大学 2002
硕士论文
[1]直齿圆柱齿轮精密锻造工艺分析及数值模拟[D]. 周二停.安徽工业大学 2017
[2]大型齿轮塑性成形新工艺研究[D]. 刘秀侠.燕山大学 2017
[3]直齿圆柱齿轮冷挤压成形工艺及其摩擦润滑特性研究[D]. 朱利.重庆大学 2017
[4]小模数直齿圆柱齿轮镦压挤胀复合冷精锻成形研究[D]. 侯汉卿.吉林大学 2016
[5]大型齿轮局部加载热模锻成形新工艺研究[D]. 刘淑珍.燕山大学 2016
[6]提高齿轮轴热锻成形充填性的工艺措施研究[D]. 余志鹏.山东大学 2012
[7]圆柱直齿轮温精锻过程模拟及凹模工作应力计算的研究[D]. 侯天鹏.太原理工大学 2012
[8]大模数直齿圆柱齿轮精密塑性成形技术研究[D]. 朱怀沈.华中科技大学 2011
[9]感应加热温度场的数值模拟[D]. 张月红.江南大学 2008
本文编号：3718897
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3718897.html
