圆柱直齿轮温精锻成形关键技术研究

【摘要】：齿轮作为传递运动和动力的零件,广泛应用于汽车等各类机械中,这种量大面广零件的制造技术改进,将会对齿轮制造业产生重大经济效益。精锻成形技术与传统的切削加工相比,拥有材料利用率高、制件承载能力强和表面光洁度好等优点。温精锻成形是在冷精锻成形基础上发展起来的一种精锻工艺,它兼有冷精锻和热精锻的优点,同时又避免了两者的缺点,近年来,将温精锻成形工艺应用于齿轮成形受到重视,并得到了快速的发展。故开展齿轮的温精锻成形技术研究具有重要的意义。 论文提出坯料中心孔浮动定位结构,结合芯棒约束孔分流原理和浮动凹模成形技术,给出了一种圆柱直齿轮温精锻成形模具结构；利用CAD技术首次归纳整理出齿轮体积工程计算公式,并与Pro/E软件的计算结果进行比对,增强了圆柱直齿轮温精锻坯料体积的计算精度；采用有限元数值模拟软件DEFORM-3D对不同尺寸的坯料温精锻成形过程进行数值分析,得到成形过程中的等效应力、应变分布图、成形载荷曲线图和凹模径向受力曲线图。最后,论文还利用DEFORM-3D软件中的模具应力分析模块,对浮动凹模在齿轮成形过程中所受应力情况进行了模拟计算。 论文所提出的坯料中心孔浮动定位结构,可以利用坯料的中心孔对其进行定位,避免了成形过程中成形力偏载以及轮齿部分成形不同步,从而可以顺利完成齿轮的温精锻成形；模拟分析结果表明,齿轮在温精锻成形过程中,轮齿角隅充填饱满,可以成形合格的轮齿；模具工作条件比较恶劣,接触压力高、摩擦剧烈,以及重复加载引起的应力、应变和温度的周期性变化都对模具的寿命造成很大程度的影响,从凹模应力模拟计算结果可以看出,成形轮齿齿项部分的模腔径向受力最大,其次是成形渐开线部分和齿根部分。 为了研究不同尺寸坯料在成形过程中对凹模径向受力的影响,论文以某齿轮为例,对16种方案的坯料进行温精锻成形的数值分析,根据得到的凹模径向受力曲线图,对比分析坯料几何尺寸对凹模径向受力的影响,优选出坯料的最佳几何尺寸。以上工作,为圆柱直齿轮温精锻锻成形过程中的凹模设计提供了理论依据,具有一定的参考价值。

【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG61;TG316