钢制同步器齿环精密成形技术研究

论文题目: 钢制同步器齿环精密成形技术研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 胡斌

导师: 周杰,胡活

关键词: 同步器齿环,精密锻造,数值模拟仿真,齿形,充满

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 精密成形技术是第二次世界大战以后，随着现代化大规模生产的发展，而发展起来的一种少无切削的新工艺。精密成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工(净成形技术near net shape technique或净成形技术net shape technique)，就可用作机械构件的成形技术。它改进了传统的毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本、无公害的成形。成形的机械构件具有精确的外形、高的尺寸精度和形位精度、好的表面粗糙度。该项技术包括近净形铸造成形、精密塑性成形、精密连接、精密热处理、表面改性等专业领域。它有效地改善了产品的组织和性能。精锻使金属三向受压，晶粒及组织变细，致密度提高，微观缺陷减少。钢制同步器齿环如采用精锻还可以使金属流线沿齿形连续均匀分布，提高了齿的机械性能。且精锻齿的精度能达到精密级公差、余量标准，使得工件不需或者只需少量精加工就可进行热处理或直接使用，提高了生产效率及材料利用率，降低了生产成本，因此大大提高了同步器齿环的市场竞争能力。近年来，随着计算机技术的飞速发展，精锻技术也取得了巨大的进步。本课题以钢制同步器齿环为例，先利用模具CAD技术对同步器齿环进行三维实体建模，然后应用精锻理论、数值模拟仿真技术等对钢制同步器齿环的成形工艺过程进行数值模拟仿真分析。分析了金属在成形过程中各种场变量的变化，预测金属流动趋势，并就不同的凸、凹模结构及形状尺寸、坯料的尺寸、成形温度等作了模拟，确定了最优的凸、凹模结构、坯料尺寸等参数。并根据模拟仿真优化出来的结果设计出了一套合理的热精锻工艺和基于630吨摩擦压机的模具。最后利用模拟优化结果进行了生产实验，并将数值模拟结果与生产试验结果进行比较，得出了以下主要结论：在钢制同步器齿环热精锻成形工艺的研究过程中，我们使用了现在国际上最流行的体积成型分析软件DEFORM，对原工艺进行了模拟，发现其确实存在一定的缺陷，并且与实际生产基本一致。在此基础上我们对原工艺进行了改进，并通过模拟对坯料尺寸，凸模结构等进行了优化，使最终达到生产要求。我们还设计了一套适用于类似零件的通用模架。通过本课题的研究，将精密锻造理论，数值模拟仿真技术及模具CAD／CAM技术结合起来，达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。本课题的研究成果可以为其他同步器齿环的生产以及相关的模具设计提供理论和实践依据，并可直接用于指导生产。

论文目录:

中文摘要

1 引言

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.3.1 变形规律分析

1.3.2 工艺和模具设计

1.3.3 质量和精度控制

1.4 研究目的和意义

1.5 研究的可行性

2 工艺方案的分析及确定

2.1 零件工艺性分析

2.1.1 零件图

2.1.2 零件工作特性

2.1.3 零件材料的性能分析

2.2 工艺分析

2.3 工艺方案制定

3 金属塑性成形过程的分析方法

3.1 概述

3.2 金属塑性成形过程的有限元仿真技术

3.2.1 金属塑性成形过程的有限元仿真技术概述

3.2.2 金属塑性成形过程的刚(粘)塑性有限元法概述

3.2.3 金属体积成形的有限元模拟概述

4 刚粘塑性有限元理论

4.1 刚粘塑性有限元发展概况

4.2 刚粘塑性模型

4.2.1 刚粘塑性基本假设

4.2.2 刚粘塑性基本方程

4.3 刚粘塑性变分原理

5 模拟分析

5.1 三维速度奇异点的处理

5.2 数值模拟分析

5.2.1 预锻

5.2.2 终锻

5.2.3 原工艺模拟的结论

5.2.4 可能的改进与优化途径

5.2.5 改进后的工艺数值模拟结果及分析

6 模具设计

6.1 模具的型腔设计

6.1.1 膛尺寸的确定

6.2 凸凹模的结构设计

6.2.1 组合凹模的设计

6.2.2 凸模的设计

6.3 热锻模模具结构

7 实验验证

7.1 电极设计

7.1.1 锻件收缩率对电极设计的影响

7.1.2 模具的弹性膨胀影响因素

7.1.3 电加工参数对电极设计的影响

7.1.4 模具加工和使用对电极设计的影响

7.2 电极设计中的几个问题

7.2.1 电极损耗不一致

7.1.2 电极的定位问题

7.1.3 电极的加工

7.3 加热制度的选择

7.4 生产实际中的几个保障措施

7.4.1 加热炉的设计

7.4.2 锻造工装考虑

7.5 模具寿命的提高

7.5.1 模具选材和热处理

7.5.2 工艺考虑

7.6 实验设备

7.7 实验结果

8 结论

致谢

参考文献

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

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钢制同步器齿环精密成形技术研究

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