大模数直齿圆柱齿轮精密塑性成形技术研究

论文摘要

大模数齿轮是机车车辆、重型卡车、重型机床等多种重载传动机械产品必不可少的基础零件,其质量、性能、寿命直接影响整机的技术经济指标。开发新的大模数直齿圆柱齿轮成形技术,来改变传统的切削加工生产方式,最大限度地减少能耗、提高材料利用率,提高产品质量、降低生产成本,是目前我国塑性加工行业面临的重要课题。本文围绕低合金钢大模数直齿圆柱齿轮锻件温-冷复合精密成形新工艺,采用有限元模拟和工艺试验相结合的方法,进行了一系列的研究工作,开发了直齿圆柱齿轮温锻-冷精整成形工艺与模具。分析了大模数直齿圆柱齿轮零件的形状和结构特点,以提高零件尺寸精度、表面质量和模具使用寿命为前提,确定了温锻预成形-冷精整终成形的工艺方案,并制定了加工工艺路线。然后建立刚粘塑性齿轮温锻有限元模型和弹塑性齿轮冷精整有限元模型,采用Deform-3D软件分别对两步成形过程进行了有限元模拟,优化了温锻预成形工艺方案与工艺参数,得到了齿面冷精整量与齿轮锻件的相对壁厚同回弹量之间的变化规律,优化了直齿圆柱齿轮冷精整量的取值范围。在工艺分析和有限元数值模拟的基础上设计了直齿圆柱齿轮温锻预成形模具和冷精整模具,对工艺分析和模拟结果进行了试验验证,试验结果验证了所提出的温锻-冷精整工艺方案的可行性和正确性,对大模数直齿圆柱齿轮精密成形的实际应用具有重要的指导和参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 金属精密塑性成形概述
• 1.2 国内外直齿圆柱齿轮精密成形研究现状
• 1.3 齿轮精密成形技术的发展趋势
• 1.4 课题来源和目的
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 2 直齿圆柱齿轮精密塑性成形工艺分析
• 2.1 零件特点
• 2.2 成形工艺方案制订
• 2.3 分流锻造技术的应用
• 2.4 工艺路线图
• 2.5 成形力计算及设备选择
• 2.6 本章小结
• 3 温锻预成形过程有限元模拟及工艺优化
• 3.1 温挤成形过程分析
• 3.2 温锻有限元模型的建立
• 3.3 挤压方式的选择
• 3.4 工艺参数的优化
• 3.5 温锻预成形模拟场量及成形载荷曲线分析
• 3.6 本章小结
• 4 冷精整齿面弹性回复规律研究
• 4.1 最小精整量的广义胡克定律计算
• 4.2 冷精整过程的弹塑性有限元数值模拟
• 4.3 相对壁厚及精整量对齿形径向回弹的影响
• 4.4 精整量对轴向变形的影响
• 4.5 本章小结
• 5 大模数直齿圆柱齿轮精密成形模具设计与试验
• 5.1 温锻预成形模具设计
• 5.2 冷精整终成形模具设计
• 5.3 实验验证
• 5.4 本章总结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文