从动螺旋齿轮坯成形工艺优化

论文摘要

螺旋锥齿轮是一种广泛应用于飞机、船舶、精密机床、工程机械和车辆传动的空间齿轮,它具有传动平稳、承载能力高的优点。螺旋锥齿轮作为一种核心零部件,对提高一个国家的机械装备技术水平起到至关重要的作用,螺旋锥齿轮的先进制造技术与装备一直是企业生产以及占领市场的制高点。随着汽车等现代制造业的迅猛发展,螺旋锥齿轮的精度要求和需求量进一步提高,那么如何提高螺旋锥齿轮的生产效率、缩短制造周期同时降低生产成本成为了一个迫切需要解决的问题,而齿轮坯成形工艺的优化可以提高齿轮坯的精度减小加工余量,在节省材料的同时提高了机加工的效率,刚好可以满足了这种需求,本文的研究方向也正是基于了这种需求。本文研究的从动螺旋齿轮坯内径为φ105,外径为φ170,重约4KG,先采用辗扩方式成形,再采用双锥辊摆辗工艺精整形,使锻件单边余量控制在1mm以内,在保证成品率的基础上大大提高了机加工的效率,有很好的经济效益。本文利用Deform-3D软件分析了从动螺旋齿轮坯摆辗整形工艺,通过设备运动参数对成形结果的影响确定了最佳的运动参数为锥辊转速为100r/min下模进给速度为3mm/s,通过对摆辗整形过程中金属流动规律的分析确定了整形毛坯与下模间隙在1mm以内,毛坯上下端面倾角均为13°,并介绍了摆辗整形过程中毛坯有效应力与应变的分布。在确定了整形毛坯的基础上,利用Deform-3D软件Ring Rolling模块分析了该整形坯的辗扩工艺,通过对锻压工艺和毛坯尺寸的控制可以得到下端面无飞边上端面少飞边且内外径符合要求的环件,为从动螺旋齿轮坯成形工艺试验打下了基础。通过从动螺旋齿轮坯摆辗整形试验得到了符合要求的终锻件,证明了该摆辗整形工艺的合理性和可行性,并进行了小批量试生产,试验结果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 从动螺旋齿轮坯成形相关研究进展
• 1.3 双锥辊轴向轧制工艺原理及特点
• 1.3.1 双锥辊轴向辗压工艺原理
• 1.3.2 双锥辊轴向辗压工艺特点
• 1.4 研究内容和技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 课题来源及意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 课题意义
• 1.6 本章小结
• 第2章 从动螺旋齿轮坯摆辗整形工艺设计与优化
• 2.1 模具设计及虚拟装配
• 2.2 有限元模型的建立
• 2.3 模拟参数的设置及远动参数的选择
• 2.3.1 模拟参数的设置
• 2.3.2 下模进给速度与上模转速的选择
• 2.4 金属流动规律分析
• 2.4.1 金属径向流动规律
• 2.4.2 金属周向流动规律
• 2.5 毛坯的设计与优化
• 2.5.1 毛坯形状初步设计
• 2.5.2 毛坯各边最大间隙研究
• 2.5.3 毛坯各尺寸参数的相互影响
• 2.5.4 毛坯最优尺寸的确定
• 2.6 双锥辊摆辗整形模拟结果分析
• 2.6.1 摆辗整形过程中毛坯有效应力分布
• 2.6.2 摆辗整形过程中毛坯有效应变分布
• 2.6.3 锥辊辗压力分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 双锥辊摆辗整形坯辗扩工艺设计与优化
• 3.1 辗扩工艺及模拟分析
• 3.1.1 毛坯锻压工艺及尺寸参数控制
• 3.1.2 辗扩模拟及结果分析
• 3.1.3 辗扩过程中金属流动规律
• 3.2 双锥辊整形有限元模拟验证
• 3.3 本章小结
• 第4章 从动螺旋齿轮坯成形工艺优化试验
• 4.1 从动螺旋齿轮坯摆辗整形工艺试验
• 4.2 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文