基于数值仿真的大型齿圈热处理变形预测及控制

发布时间：2017-10-27 15:01

  本文关键词：基于数值仿真的大型齿圈热处理变形预测及控制

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【摘要】：大型齿圈是重型机械产品中的重要基础零件,随着汽车、航空航天技术的飞速发展,它的应用也越来越广泛。由于大型齿圈本身具有大直径、薄壁的结构特点,在整个加工过程中易于发生变形,特别在经过热处理加工工艺之后,会出现一些难以预测的变形,因此大型齿圈的变形控制一直受到广泛关注。热处理变形的影响因素很多,种类复杂,不同类型的零部件表现形式差异较大。为了便于该课题的研究,论文针对重齿JS150/06系列大型齿圈进行特殊化研究,然后推及所有大型齿圈。最初长期针对该系列产品在重齿调研,通过设计实验获得该类齿圈基本变形规律。然后基于Deform-HT软件针对实际生产齿圈以及设计实验试样进行仿真分析,利用重齿现有生产经验与设备结合仿真结果开展实验,探究高效可行的变形控制方法。本文在重庆市应用开发计划项目“大型齿圈加工变形的协调控制技术及应用”(项目编号:cstc2012gg-yyjs70019)资助下,首先分析、总结预测大型齿圈热处理变形规律的研究方法及已经投入生产的控制变形方法。在此基础上统计大量实际生产齿圈变形情况、设计类比模拟实验,综合运用各类计算机软件、热处理相关理论、弹塑性力学等探究大型齿圈经过热处理之后的变形规律及控制变形的方法,并尝试将这些方法应用于实际生产中。主要工作内容包括:首先,总结大型齿圈热处理变形主要表现形式,设计实验探究变形规律;其次,基于数值仿真的方法从热处理工艺的角度来探究控制大型齿圈变形的方法;最后,从热处理工艺和应力补偿两个角度进行针对性的控制和改善大型齿圈的变形,并把这些控制方法应用于实际生产中。本论文通过系统研究,探索分析了大型齿圈热处理变形的规律,结合大型齿圈热处理过程中应力导致变形产生的原理,从热处理工艺和应力补偿的角度总结了热处理变形控制方法,结合实际生产特点设计了利用应力补偿原理控制变形相关模具,并与重齿合作应用于实际生产,有效地减少了大型齿圈热处理变形。
【关键词】：大型齿圈 热处理变形 应力补偿 控制变形
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG162.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 热处理变形研究现状10-13
• 1.2.1 大型齿圈热处理变形的特点11
• 1.2.2 国内外热处理数值模拟的研究现状11-12
• 1.2.3 大型齿圈热处理变形需解决的问题12-13
• 1.3 大型齿圈热处理变形控制研究13-15
• 1.3.1 热处理变形的影响因素13-14
• 1.3.2 大型齿圈热处理变形的控制方法14-15
• 1.4 课题研究目的、方法、内容及其意义15-17
• 1.4.1 研究目的及意义15-16
• 1.4.2 研究内容16-17
• 2 大型齿圈热处理变形理论基础17-24
• 2.1 大型齿圈热处理变形17-18
• 2.2 热处理变形基本理论18-21
• 2.2.1 热处理相变计算模型18
• 2.2.2 热处理过程求解条件与分析方程18-21
• 2.3 热处理过程有限元模型的建立21
• 2.4 DEFORM-3D软件与热处理数值仿真21-23
• 2.4.1 DEFORM软件介绍22
• 2.4.2 DEFORM软件热处理仿真数值过程介绍22-23
• 2.4.3 刚塑性热耦合有限元模拟的基本假设23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 大型齿圈热处理变形规律预测研究24-41
• 3.1 引言24
• 3.2 JS150系列大型齿圈工艺方案及变形分析24-29
• 3.2.1 齿圈材料24-26
• 3.2.2 齿圈结构特点26
• 3.2.3 齿圈加工工艺26-28
• 3.2.4 齿圈外径变化与变形特点28-29
• 3.3 大型齿圈热处理尺寸变化规律探究29-36
• 3.3.1 实验方案设计29-31
• 3.3.2 变形规律分析31-36
• 3.4 大型齿圈热处理变形原理分析36-39
• 3.4.1 大型齿圈热处理胀大原理分析36-37
• 3.4.2 大型齿圈椭圆畸变受力模型分析37-39
• 3.5 本章小结39-41
• 4 大型齿圈热处理过程数值仿真分析41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 数值仿真探究大型齿圈热处理变形规律41-44
• 4.2.1 齿环数值仿真模型41
• 4.2.2 仿真结果分析41-44
• 4.3 结合数值仿真改善大型齿圈热处理变形44-52
• 4.3.1 建立仿真模型44-45
• 4.3.2 数值仿真工艺方案45
• 4.3.3 数值模拟结果分析45-52
• 4.4 实际生产大型齿圈数值仿真结果分析52-57
• 4.5 本章小结57-59
• 5 大型齿圈热处理变形的控制59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 加工工艺变形控制59-61
• 5.2.1 冷加工工艺59
• 5.2.2 热加工工艺59-61
• 5.3 实验研究热处理工艺控制变形61-66
• 5.3.1 大型齿圈热处理工艺关键影响因素分析61-62
• 5.3.2 实验方案设计62-63
• 5.3.3 实验结果分析63-65
• 5.3.4 热处理工艺控制变形成果65-66
• 5.4 应力补偿法控制大型齿圈热处理变形66-70
• 5.4.1 应力补偿原理66-67
• 5.4.2 应力补偿模具及工艺67-69
• 5.4.3 应力补偿工艺在大型齿圈热处理变形中的应用69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果78

【参考文献】

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1 解挺,尹延国,朱元吉;计算机模拟热处理过程的执行程序及结果[J];国外金属热处理;1997年01期

2 李强 ,王葛;淬火冷却过程计算机模拟研究的现状及发展趋势[J];重型机械;2001年06期

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本文编号：1103966