直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术研究

论文摘要

精锻齿轮,是指齿轮的轮齿直接模锻成形且无需切削加工的齿轮。直齿锥齿轮,以其结构上的可锻性,成为国内外研制最早、发展最快、应用最多的精锻零件之一。同利用切齿加工相比,精锻齿轮在提高寿命、节能、节材等方面具有显著效果。传统直齿锥齿轮热精锻模具设计过程中存在设计周期过长、对经验依赖过重、信息共享程度低等问题,以致废模率高、风险性大、效率低、耗资大、其结果难以预测、难以保证质量的要求。因此,如何缩短模具设计周期、提高模具生产效率、保证模具质量,是促进模具企业及齿轮行业发展的重要课题。而在直齿锥齿轮精锻模具的设计中采用CAD/CAE技术,是齿轮工业发展的必然趋势。针对当今精锻齿轮行业的现实情况,结合美国EDS公司的UG软件,开发了一套在功能上实用、可行的直齿锥齿轮热精锻模具CAD系统,并以体积成形有限元分析软件Deform-3D为平台,实现了直齿锥齿轮热精锻模具CAD/CAE一体化。总结了直齿锥齿轮热精锻模具CAD一般流程,开发了基于UG的直齿锥齿轮热精锻模具CAD系统,主要包括齿形部分建模、齿形内部实体建模、热精锻模具的模架建模、热精锻模具装配4个功能模块。对直齿锥齿轮成形CAE技术进行了研究,阐述了直齿锥齿轮锻造过程模拟的关键技术,以行星齿轮为例,从计算模型的建立、模拟参数的设定、仿真结果及成形性分析几个方面总结了利用Deform-3D进行直齿锥齿轮数值模拟的方法。最后以后半轴齿轮为例,对直齿锥齿轮热精锻模具CAD/CAE一体化技术的应用进行了研究。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术简介
• 1.3 本课题的选题意义及研究内容
• 第二章 UG二次开发
• 2.1 引言
• 2.2 UG/Open Menuscript
• 2.3 UG/Open UIStyler
• 2.4 UG/Open GRIP
• 2.5 UG/Open API
• 2.6 UG参数化建模
• 2.6.1 UG参数化建模的基本原理
• 2.6.2 UG参数化建模的实例
• 2.7 本章小结
• 第三章 直齿锥齿轮齿形CAD模块开发
• 3.1 引言
• 3.2 直齿锥齿轮齿形的三维造型
• 3.3 直齿锥齿轮产品齿形的参数化建模
• 3.3.1 原始模型的三维造型
• 3.3.2 创建对话框文件
• 3.3.3 组建DLL文件
• 3.4 直齿锥齿轮锻件齿形的参数化建模
• 3.4.1 直齿锥齿轮冷锻件齿形的参数化建模
• 3.4.2 直齿锥齿轮热锻件齿形的参数化建模
• 3.5 直齿锥齿轮模具型腔齿形的参数化建模
• 3.6 直齿锥齿轮电极齿形的参数化建模
• 3.6.1 直齿锥齿轮烧损后粗修电极齿形的参数化建模
• 3.6.2 直齿锥齿轮中修电极齿形的参数化建模
• 3.6.3 直齿锥齿轮精修电极齿形的参数化建模
• 3.7 本章小结
• 第四章 直齿锥齿轮热精锻模具CAD模块开发
• 4.1 引言
• 4.2 齿形内部实体生成模块
• 4.2.1 齿形内部实体生成模块举例
• 4.2.2 飞边槽生成模块
• 4.3 齿形模和背锥模设计
• 4.3.1 分模面
• 4.3.2 模具型腔造型
• 4.3.3 齿形模生成模块
• 4.4 模架生成模块
• 4.4.1 圆形导锁导向的预锻模具的模架生成模块
• 4.4.2 导柱导套导向的预锻模具的模架生成模块
• 4.4.3 终锻模具的模架生成模块
• 4.5 热精锻模具虚拟装配模块
• 4.5.1 顶杆标准件库
• 4.5.2 热精锻模具虚拟装配
• 4.6 锻件图设计参数查询模块
• 4.6.1 机械加工余量查询模块
• 4.6.2 模锻斜度查询模块
• 4.6.3 圆角半径查询模块
• 4.7 本章小结
• 第五章 直齿锥齿轮热精锻数值模拟
• 5.1 引言
• 5.2 Deform-3D简介
• 5.3 直齿锥齿轮热精密锻造过程的有限元模拟
• 5.3.1 模具几何造型
• 5.3.2 模拟工艺参数设置
• 5.3.3 数值模拟方案
• 5.3.4 数值模拟结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 直齿锥齿轮热精锻模具CAD/CAE技术的应用
• 6.1 引言
• 6.2 锻件图设计
• 6.3 模具型面生成
• 6.4 Deform-3D数值模拟
• 6.4.1 工艺参数设定及模拟方案
• 6.4.2 后半轴齿轮数值模拟结果分析
• 6.5 齿形模生成及模具的虚拟装配
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表