汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造工艺的研究

发布时间：2017-11-23 11:25

  本文关键词：汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造工艺的研究

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【摘要】：从动螺旋伞齿轮是汽车后桥主减速器上的重要传动部件。随着螺旋伞齿轮需求量的增大、质量标准的提高以及加工成本的控制,要求有创新的生产工艺来适应这种市场需求,因此螺旋伞齿轮精锻工艺成为了整个汽车行业所研究的方向之一。本文主要研究了汽车后桥从动螺旋伞齿轮的精密锻造工艺,该工艺不仅能够节省材料、提高加工效率,而且能够改善齿轮内部微观结构,提高齿轮性能,从而保证精密锻造所得到锻件的质量可以满足汽车后桥从动螺旋伞齿轮的质量要求。本文主要研究内容及结论如下:(1)利用CATIA V5R21三维建模软件对所研究的汽车后桥从动螺旋伞齿轮进行数学建模,并建立锻件的三维数学模型,计算出其体积为3.15×10-4 m3,根据塑性变形过程中体积不变的原则设计坯料和模具的形状及尺寸。(2)利用DERORM-3D有限元模拟软件对汽车后桥从动螺旋伞齿轮的精密锻造成形工艺进行模拟分析,并对坯料尺寸、成形温度、成形速度和摩擦系数、模具结构对成形过程的影响进行了系统的分析,得到最优的加工方案。得出结论如下:当所选材料为20Mn Cr5、坯料尺寸为内径125 mm外径175 mm高33.5 mm、上表面锥角为18°、成形温度为800℃、成型速度为12.5 mm/s、使用水剂石墨作为润滑剂时,成形效果最好。(3)对于所得到的最优加工方案的温精锻过程进行数值模拟,并从网格划分、行程-载荷曲线、等效应力、等效应变、金属流动规律以及温度方面对成形过程进行了综合的分析,得出汽车后桥从动螺旋伞齿轮精密锻造成形工艺可以分为上模具压入坯料阶段、镦粗阶段、齿形成形阶段和形成飞边阶段4个阶段,并把齿轮分成大变形区(齿形部分)和小变形区(齿轮下部分)两部分进行分析研究,分别研究了这两部分在成形各个阶段的规律以及该工艺的可行性。(4)对于冷精整过程进行数值模拟,并从网格划分、行程-载荷曲线、等效应力、等效应变以及金属流动规律方面对冷精整过程进行了综合的分析,得出冷精整的变形主要发生在齿形部分,其中变形最大的区域主要集中在齿形上表面,证明冷精整过程能够提高齿轮齿形部分的尺寸精度;冷精整过程中载荷、等效应力及等效应变会随行程的增大而增大,最大载荷和最大等效应力均比温精锻过程大,而最大等效应变却小于温精锻过程。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466;TG316

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本文编号：1218308