直伞齿轮闭塞锻造的成形研究

论文摘要

齿轮是机械传动的关键零部件,用途广、批量大,其加工方式主要有两种——机加工与塑性成形加工。采用机加工方法加工齿轮,存在材料利用率低,毛坯切削余量大,生产效率低,能源消耗多,环境污染严重,且由于毛坯锻造组织流线被切断而使产品力学性能降低;而塑性成形加工的方法具有高产、优质、节能、节材的特点,符合技术发展的潮流和方向,是先进机械零件制造技术之一。本文以差速器行星齿轮为研究对象,采用精密塑性成形技术——闭塞锻造的方法来成形该齿轮,在研究过程中,主要完成了以下几个方面的工作:（1）针对差速器行星齿轮的特点,制订加工工艺路线;（2）初步确定锻件的形状及凸模工作部分的形状;（3）利用有限元分析软件——Deform-3D对齿轮的成形过程进行仿真,分析利用模拟结果,对齿轮的成形工艺参数及模具型腔的设计进行优化;（4）由于在加工齿轮的过程中,模具会产生热变形及弹性变形,因此本文引进了当量线膨胀率的概念,对模具的齿形进行修正,为后面的模具制造提供理论依据;（5）在630吨液压机上,利用闭塞锻造模架,进行工艺试验,检验模拟分析的结果。通过研究发现,模拟结果可靠。因此,模拟技术可在实际生产中推广运用,以降低工业产品的研发周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 齿轮锻造成形技术的发展现状
• 1.2.1 齿轮的精锻
• 1.2.2 齿轮挤压
• 1.3 选题意义及主要研究内容
• 1.4 研究的可行性
• 第二章 闭塞锻造原理及差速器行星齿轮三维实体建模
• 2.1 闭塞锻造的原理
• 2.2 本课题使用的闭塞锻造设备
• 2.3 差速器行星齿轮三维实体建模
• 2.3.1 三维实体建模软件介绍
• 2.3.2 差速器行星齿轮的建模过程
• 第三章 刚塑性有限元法
• 3.1 塑性力学的基本假设和基本方程
• 3.1.1 基本假设
• 3.1.2 塑性力学基本方程
• 3.2 刚塑性有限元变分原理
• 3.3 刚塑性有限元求解过程
• 3.4 热力耦合计算方法
• 第四章 模具形状设计及闭塞锻造数值模拟
• 4.1 锻件图的制定
• 4.2 凹模型腔的设计
• 4.3 凸模凸头部分的设计
• 4.3.1 圆台方案
• 4.3.2 圆台与球冠结合方案
• 4.3.3 方案3
• 4.3.4 方案4
• 4.3.5 方案5
• 4.3.6 方案6
• 4.4 闭塞锻造数值模拟
• 4.4.1 Deform软件功能介绍
• 4.4.2 数值模拟流程及技术处理
• 4.4.3 技术参数选择
• 4.4.4 实体定义与网格划分
• 4.4.5 技术问题处理
• 4.4.6 数值模拟及分析
• 第五章 模具结构设计与模具制造
• 5.1 凸模的设计
• 5.2 凹模的设计
• 5.2.1 组合凹模优化设计理论
• 5.2.2 组合凹模的设计
• 5.3 模具的制造
• 5.3.1 齿形修正理论
• 5.3.2 凹模齿形设计
• 第六章 工艺试验
• 6.1 试件的制备
• 6.2 试验装置
• 6.3 试验结果
• 6.4 检测结果
• 第七章 全文结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果