载重汽车变速器输入轴冷挤压成形技术研究

发布时间：2017-10-01 07:46

  本文关键词：载重汽车变速器输入轴冷挤压成形技术研究

  更多相关文章： 输入轴花键 成形极限 数值模拟 正交试验设计 工艺试验

【摘要】：作为传动及转向装置的关键零件,花键轴在汽车及摩托车产业中的作用越来越重要。目前,花键轴冷挤压成形技术在中小型花键,例如摩托车用花键上的应用已经比较成熟。但对于汽车用的大型花键,国内目前采用的主要还是传统的切削加工,生产效率较低且浪费原材料。对于本课题所研究的此类大型花键轴的冷挤压成形,目前面临的主要问题是由于花键轴属于多台阶的长轴类零件,因此只能采用开式冷挤压。而实现该工艺的前提就是挤压力应小于毛坯传力段的失稳屈服力,否则会出现局部镦粗失稳及弯曲变形等成形缺陷。因此如何有效地降低成形力,提高花键轴的成形质量,延长模具的使用寿命是大型花键轴开式冷挤压成形的关键。本课题以某公司拟开发的一个新产品—载重汽车变速器输入轴为研究对象,提出了花键轴开式冷挤压成形方法。根据输入轴的结构特点,制定了冷挤压成形工艺方案;利用有限元分析软件DEFORM-3D对输入轴花键开式正挤压成形进行数值模拟分析,得到了影响输入轴花键成形极限的主要因素及各因素对极限变形程度的影响规律和成形过程中的金属流动规律;同时对花键轴开式正挤压的各工艺参数进行研究,得到了各工艺参数对成形力及成形质量的影响规律;并采用正交试验设计进行工艺参数优化,确定了最佳工艺参数。基于上述数值模拟结果,进行了输入轴矩形花键开式冷挤压工艺试验。试验结果表明:合理的模具结构参数在保证成形质量的同时可以有效地降低成形力,试验所得冷挤压试件达到设计精度要求。试验结果验证了数值模拟结果的正确性。
【关键词】：输入轴花键 成形极限 数值模拟 正交试验设计 工艺试验
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG376.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10
• 1.2 冷挤压技术简介10-12
• 1.3 花键轴类零件冷挤压研究现状12-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-16
• 第二章 输入轴冷挤压成形工艺方案制定及有限元模型的建立16-26
• 2.1 研究对象分析16-18
• 2.1.1 零件结构特点分析16-17
• 2.1.2 输入轴花键冷挤压件图的设计17-18
• 2.2 输入轴冷挤压成形工艺方案的确定18-20
• 2.2.1 花键轴冷挤压成形方法的确定18-19
• 2.2.2 输入轴冷挤压成形工艺方案制定19-20
• 2.3 有限元模型的建立20-25
• 2.3.1 DEFORM-3D软件简介20-21
• 2.3.2 有限元模型的建立21-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 花键轴开式冷挤压成形极限研究26-36
• 3.1 影响花键轴冷挤压成形极限的主要因素26-31
• 3.1.1 模具锥角对冷挤压成形力的影响26-27
• 3.1.2 定径带长度对冷挤压成形力的影响27-28
• 3.1.3 引导区长度对冷挤压成形力的影响28-29
• 3.1.4 齿形参数对冷挤压成形力的影响29-30
• 3.1.5 摩擦系数对冷挤压成形力的影响30-31
• 3.2 各因素对花键轴冷挤压成形极限的影响31-35
• 3.2.1 模具锥角对成形极限的影响31-33
• 3.2.2 齿形参数对成形极限的影响33-34
• 3.2.3 摩擦系数对成形极限的影响34-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 输入轴花键开式冷挤压金属流动规律研究36-50
• 4.1 影响金属流动规律的主要因素36-37
• 4.2 各工艺参数对金属流动规律的影响37-49
• 4.2.1 变形程度ε对金属流动规律的影响37-41
• 4.2.2 入模半角α对金属流动规律的影响41-44
• 4.2.3 定径带长度H对金属流动规律的影响44-46
• 4.2.4 引导区长度L对金属流动规律的影响46-48
• 4.2.5 摩擦系数μ对金属流动规律的影响48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 输入轴花键冷挤压成形工艺参数优化50-58
• 5.1 正交试验设计50-53
• 5.1.1 正交表的设计50-52
• 5.1.2 正交试验安排52-53
• 5.2 正交试验结果分析53-57
• 5.2.1 极差分析53-54
• 5.2.2 方差分析54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 输入轴花键挤前毛坯预成形工艺方案的设计58-68
• 6.1 输入轴花键挤前毛坯零件成形特点分析58-59
• 6.1.1 研究对象的结构特点分析58
• 6.1.2 输入轴花键挤前毛坯冷挤压件图的设计58-59
• 6.2 输入轴花键挤前毛坯预成形方案的制定59-61
• 6.3 输入轴花键挤前毛坯预成形方案数值模拟分析61-67
• 6.3.1 预成形工艺方案的确定及有限元模型的建立61-62
• 6.3.2 输入轴挤前毛坯预成形方案数值模拟及结果分析62-67
• 6.4 本章小结67-68
• 第七章 输入轴花键冷挤压成形工艺试验68-76
• 7.1 试验方案68-69
• 7.2 坯料准备69-70
• 7.3 试验设备70-71
• 7.4 试验模具设计71-73
• 7.4.1 模具结构设计71-72
• 7.4.2 模具材料选择72
• 7.4.3 模具加工和装配72-73
• 7.5 试验结果及分析73-76
• 第八章 总结与展望76-80
• 8.1 全文总结76-77
• 8.2 展望77-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-84
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果84

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