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圆柱齿轮镦挤成形的模拟研究

王科  
【摘要】:齿轮精密成形是一种齿轮少无切削加工的新工艺,它不仅可使齿轮加工的材料利用率由目前的40%左右提高到70%以上,而且提高齿轮强度20%以上、生产效率40%左右。传统的研究方法主要是通过常规的实验,但这样一方面成本比较大,耗时比较多,另一方面,无法了解精锻过程各变形瞬间的变形流动规律。近年来,随着有限元模拟技术日益的完善,通过数值模拟技术代替传统的实验有效的解决了上述两个困难。 本文所论述的齿轮镦挤成形工艺,是一种齿轮精密成形的方法,目前比较成功运用镦挤成型圆柱齿轮的国家是日本,在我国该种工艺还是主要处于研究阶段。此种成形工艺的一个最大问题就是成形力陡增的现象,以及齿部塌角的缺陷。本文简单论述了齿轮镦挤成形工艺成形力陡增以及齿部塌角的缺陷的原因,讨论了相应的解决办法,并借助先进行非线性数值模拟软件——Msc.superform对镦挤预断、孔分流、轴分流、约束孔分流、约束轴分流的成形过程进行了模拟,分析了变形过程中一些有代表性的状态点的速度云图、应力云图以及时间和成形力的关系图;最后以约束孔分流为例,分析了摩擦因子对成形力的影响。 本文所得到的成形过程中一些瞬间点的状态云图能够对实际生产设计起到一定指导意义。而在本文建立起来的齿轮镦挤模型的基础上,还可以具体到一种成形方法,分析一些主要的设计参数对金属成形过程的影响。从而可以给工艺的优化设计一定的帮助。


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