斜齿圆柱齿轮两步精密成形工艺初步研究

发布时间：2017-05-20 06:06

  本文关键词：斜齿圆柱齿轮两步精密成形工艺初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：斜齿圆柱齿轮（以下简称斜齿轮）精密成形存在角隅欠饱满（填充困难）、成形力大、模具结构复杂且制造困难、工件脱模困难等一系列问题。本文综合借鉴已有成形方法，特别是依据导师发明的齿轮精密成形新途径，提出了一种斜齿轮两步精密成形新工艺——开式模锻预成形+劈挤终成形。以齿数z=12，法面模数mn=4，螺旋角β=14°的斜齿轮为研究对象，进行了数值模拟研究，设计制作了实验模具，并完成了物理模拟研究，获得了合格的铅质工件。参照劈挤成形的现有研究成果，主要围绕模具设计、预成形件优化、成形过程金属流动方面展开了较深入研究。 终成形实验模具分为成形结构和导向机构两部分。成形结构由凸模及整体式凹模两部分组成。确定凹模上各劈楔的劈分角α劈及劈刃倾角β劈均取60°。为保证两侧工作面两两对接，两工作面与劈刃所在面（中性面）的夹角α1、α2分别为27.8°、32.2°；为保证两侧工作带长度相等，凹模下端呈“荷叶状”。导向机构由导向板（带螺旋槽）、导向销及推力球轴承组成。 确定预成形件模型特征为：周向外缘轮廓呈浅齿状，浅齿走向同目标齿轮的轮齿；劈入端轴向预留一定高度金属，，且径向尺寸大于末端。不断优化后，预成形件起伏高度△R为4mm，预留高度△B为6.5mm，劈入端齿顶圆直径D1为55.6mm，齿根圆直径d1为47.6mm；末端齿顶圆直径D2为51.6mm，齿根圆直径d2为43.6mm。预成形凹模采用组合式结构，保证了加工性。 预成形阶段，圆柱坯料整体轴向下行，径向向外扩张，坯料柱面逐渐转变为螺旋状半隆埂侧面；终成形阶段，工件槽底表层金属转移形成齿槽，槽部金属随螺旋角β径向填充至轮齿部位，形成斜齿。 结果表明，预成形采用开式模锻，工艺性好；终成形所需设备动作简单，模具不用浮动凹模等复杂机构，成形力小，不存在脱模问题；所获工件轮廓清晰，齿面完整、光洁。 本研究首次按“半隆梗—半开槽”途径实现了斜齿轮精密成形。通过分析变形过程而获得的系列工艺参数，可为设计生产用模具并制定生产流程提供参考。
【关键词】：斜齿圆柱齿轮 精密成形 劈挤 数值模拟 物理模拟
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41;TH16
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 研究内容10-12
• 第2章 国内外研究现状及相关成形途径12-26
• 2.1 闭式模锻12-16
• 2.1.1 基于不同模具结构的工艺12-15
• 2.1.2 基于不同锻造温度的工艺15-16
• 2.2 改善的闭式模锻16-20
• 2.2.1 浮动凹模成形工艺16-18
• 2.2.2 分流成形工艺18-20
• 2.3 正挤压成形20-22
• 2.4 劈挤成形22-25
• 2.4.1 劈挤成形简介22-23
• 2.4.2 直齿轮劈挤成形23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 斜齿轮两步精密成形工艺26-39
• 3.1 工艺流程26
• 3.2 研究对象26-28
• 3.3 终成形研究28-31
• 3.3.1 终成形实验模具28-30
• 3.3.2 模具工作原理30-31
• 3.4 预成形研究31-37
• 3.4.1 圆柱坯料劈挤31-32
• 3.4.2 预成形件模型建立及优化思路32-33
• 3.4.3 预成形件主要参数的确定33-36
• 3.4.4 预成形实验模具36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 两步精密成形数值模拟39-49
• 4.1 预成形数值模拟39-42
• 4.1.1 预成形模拟结果39
• 4.1.2 预成形变形过程分析39-42
• 4.2 终成形数值模拟42-45
• 4.2.1 终成形模拟结果42
• 4.2.2 终成形变形过程分析42-45
• 4.3 点追踪观察45-48
• 4.3.1 追踪点的选取45-46
• 4.3.2 终成形至预成形阶段各点迁移情况46-47
• 4.3.3 预成形至坯料阶段各点迁移情况47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 物理模拟实验49-67
• 5.1 实验目的49
• 5.2 实验准备49-56
• 5.2.1 模具制造49-55
• 5.2.2 坯料加工55
• 5.2.3 实验设备55-56
• 5.3 物理模拟过程56-58
• 5.3.1 预成形物理模拟56-57
• 5.3.2 终成形物理模拟57-58
• 5.4 实验结果分析58-65
• 5.4.1 物理实验58-61
• 5.4.2 数值模拟与物理模拟的对比61-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第6章 结论与展望67-70
• 6.1 结论67-68
• 6.2 展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 攻读学位期间的研究成果74

【参考文献】

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本文编号：380793