直齿内齿轮精锻成形工艺数值模拟及实验研究

摘要

本文首先从齿轮精密锻造加工工艺入手，以分流减压原理为理论依据，提出采用缩挤和镦挤相结合的两段成形工艺加工直齿内齿轮。 其次利用商用有限元软件MSC.SuperForm对直齿内齿轮精锻成形过程进行数值模拟分析。分析了不同凹模型腔入模角、不同摩擦条件、不同坯料尺寸对齿形填充状况的影响；分析了冷精锻成形和温精锻成形条件下，直齿内齿轮零件齿形的填充状况以及成形过程中各力能参数的分布情况和变化趋势；总结了直齿内齿轮精密锻造成形过程中材料的流动规律；在此基础上，以Pro/Engineer软件为设计平台，对实现该工艺的浮动芯轴式模具进行尺寸设计和修正，为直齿内齿轮两段成形工艺物理模拟实验设计实验模具。 最后对直齿内齿轮的两段成形过程进行物理模拟实验，分别用铅和铝两种实验材料对直齿内齿轮零件的精锻成形过程进行实验分析，并通过数据采集系统记录零件成形过程中的力-行程曲线。从而验证了数值模拟过程中材料流动规律，实验结果和数值模拟结果均验证了该工艺的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2精密塑性成形技术简介

1.3国内外齿轮成形技术概况

1.3.1内齿轮加工现状

1.3.2齿轮精密锻造成形工艺的研究进展

1.4数值模拟技术在塑性成形中的应用

1.5课题来源和主要内容

1.6本课题研究的特点及难点

第2章直齿内齿轮精锻成形工艺分析

2.1引言

2.2圆柱齿轮的镦粗模锻和挤锻成形原理

2.3分流原理在齿轮精锻成形中的应用

2.3.1分流原理

2.3.2分流原理的应用

2.4直齿内齿轮两段成形工艺

2.5直齿内齿轮两段成形工艺的实现

2.5.1直齿内齿轮精锻成形模具结构设计

2.5.2直齿内齿轮温精锻成形工艺

2.6本章小结

第3章直齿内齿轮精锻成形三维数值模拟

3.1引言

3.2数值模拟分析平台的建立

3.3模拟计算中的关键性技术因素

3.4直齿内齿轮精锻成形工艺的精确建模

3.4.1毛坯尺寸选取

3.4.2几何模型

3.4.3材料模型

3.4.4边界模型

3.5直齿内齿轮精锻成形过程的数值模拟分析

3.5.1直齿内齿轮冷精锻成形数值模拟

3.5.2直齿内齿轮温精锻成形数值模拟

3.5.3直齿内齿轮精锻成形数值模拟结果分析

3.6本章小结

第4章直齿内齿轮精锻成形实验模具设计

4.1引言

4.2实验对象和实验设备

4.3坯料体积计算及尺寸选取

4.4实验模具设计中的关键问题

4.4.1温锻成形模具的设计原则

4.4.2模具设计特点分析

4.4.3模具材料和润滑剂的选取

4.5实验模具关键零件设计

4.5.1凸模和芯轴的设计

4.5.2 凹模的设计

4.5.3 凹模尺寸修正

4.6本章小结

第5章直齿内齿轮精锻成形实验研究

5.1引言

5.2实用化工艺设计的基本思想

5.3直齿内齿轮精锻成形物理模拟简介

5.4直齿内齿轮温精锻成形工艺实验准备

5.4.1润滑剂的选取

5.4.2实验方案的制订

5.4.3实验装置与设备选取

5.4.4测试元件的标定

5.5直齿内齿轮温锻实验结果分析

5.5.1测试处理结果分析

5.5.2铅试件实验结果分析

5.5.3铝试件实验结果分析

5.6直齿内齿轮温精锻成形精度的影响因素分析

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果

致谢

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