大型齿轮局部加载热模锻成形新工艺研究

摘要

齿轮作为机械传动不可或缺的基础零件之一，在机械制造的各个领域应用十分广泛。随着技术的不断进步，金属塑性成形方法受到越来越多的关注。其中，锻造工艺逐渐被大规模用于各种齿轮的生产中，比起传统的齿轮切削方法，齿轮的组织和性能得到有效改善，材料利用率和生产率也大大提高。对于大型齿轮而言，由于成形载荷过大使得锻造技术的应用受到限制。本文以大尺寸齿轮作为研究对象，设计开发了一种新的齿轮成形工艺，并对该工艺进行了分析与探讨。
　　在传统齿轮镦挤成形工艺的基础上引入分流锻造技术，并采用局部加载方式，最终确定出大齿轮局部加载热模锻成形工艺方案。
　　采用大型商业化软件DEFORM-3D对锻造过程进行数值模拟，通过调整模具结构与齿轮坯料找到了一组满足成形条件的坯料尺寸参数，进而分析了成形过程中的塑性变形特点，包括金属流动规律、等效应变场分布、位移场分布以及载荷行程曲线。另外，从齿轮填充状况和成形载荷方面考虑，探讨了摩擦因子、坯料特征参数、成形温度等工艺参数对成形结果的影响。最后，通过实验对该工艺进行了验证，实验结果与数值模拟结果基本吻合，为工艺的实用化提供了技术支持。
　　针对本文所研究的成形工艺，利用正交试验设计对不同模数齿轮的成形过程进行了数值模拟。对试验结果进行分析得出影响不同模数齿轮成形的坯料尺寸主次因素，即坯料高度是影响成形的最主要因素，从而认为模数越大越容易成形。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 直齿圆柱齿轮简介

1.3 齿轮锻造的国内外研究现状

1.4 课题研究背景和意义

1.5 课题研究主要内容

第2章 大型齿轮局部加载热模锻成形工艺原理

2.1 引言

2.2 镦挤工艺

2.3 分流锻造思想

2.4 局部加载方式及其特点

2.5 大型齿轮热模锻成形工艺原理

2.6 本章小结

第3章 大型直齿轮局部加载热模锻有限元数值模拟分析

3.1 引言

3.2 DEFORM-3D功能特征及系统结构

3.3 有限元模拟分析系统的建立

3.4 应力应变分布及变形的一般规律

3.5 热模锻成形工艺参数的影响

3.6 本章小结

第4章 局部加载锻造成形模拟实验

4.1 引言

4.2 实验目的

4.3 实验方案

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

第5章 不同模数大齿轮热模锻成形规律研究

5.1 引言

5.2 制定有限元模拟方案

5.3 试验模拟结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢