齿轮冷锻模具寿命和影响齿轮粗晶组织因素的研究

摘要

齿轮冷锻成形工艺不仅具有节材、节能、成本低、效率高等显著优势，而且冷锻齿轮因金属流线沿齿廓分布且组织致密，使得齿轮的强度、齿面的耐磨能力、热处理性能和啮合噪声都比切削加工的齿轮优越。但是在冷锻过程中，由于金属变形抗力过大导致模具寿命偏低，提高了产品的生产成本。而且齿轮在冷锻后的热处理过程中容易产生粗晶组织，影响了零件的使用性能。本文主要研究齿轮冷锻的模具寿命和齿轮在冷锻后的热处理过程中的晶粒变化。
　　首先，本文对两层预应力组合凹模进行了受力分析。以厚壁圆筒理论为基础推导了两层组合凹模的最佳配合半径和最佳配合过盈量，为预应力组合凹模的设计提供理论支持。
　　其次，应用有限元分析软件Deform对齿轮冷锻成形过程进行了数值模拟，对齿轮冷锻成形中的模具进行了应力和应变分析，分析了模具上容易产生疲劳破坏的区域，并推导了模具疲劳寿命计算公式，对模具寿命进行了计算。根据上述分析，分别对齿轮冷锻成形中的不同配合半径和不同配合过盈量下的组合模具进行了应力和应变分析，并对模具寿命进行了计算。结果表明，这两个模具参数的变化，对模具的疲劳寿命都有非常重要的影响。
　　最后，对20CrMnTi齿轮冷锻后的热处理工艺过程中晶粒的变化进行了初步探索，利用有限元数值模拟软件初步对渗碳温度和渗碳时间这两个工艺参数对渗碳效果和晶粒大小的影响进行了研究，结果表明，渗碳温度越高，渗碳时间越长，渗碳层的含碳量越高，晶粒越大。淬火后，晶粒虽然得到细化，但是在冷却速度变形程度和速率的联合影响下，导致工件上不同位置上的晶粒细化程度不同，应变和应变速率大的位置晶粒较大。

目录

齿轮冷锻模具寿命和影响齿轮粗晶组织因素的研究

THE STUDY OF THE COLD FORGING MOLD LIFE AND THE INFLUENCING TO THE COARSE GRAINED ORGANIZATION FACTORS OF THE GEAR

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 预应力组合凹模的设计

2.1 引言

2.2 组合凹模预应力分布

2.3 组合凹模挤压时的应力分布

2.4 两层组合凹模最佳配合半径和过盈量的分析计算

2.5 本章小结

第3章 冷锻齿轮凹模疲劳寿命的计算

3.1 引言

3.2 疲劳破坏与静力破坏的本质区别

3.3 疲劳寿命计算方法

3.4 有限元模拟模型和参数

3.5 数值模拟结果分析

3.6 模具疲劳寿命的计算

3.7 模具设计参数对模具寿命的影响

3.8 计算值与实验数据的比较

3.9 本章小结

第4章 齿轮热处理过程中晶粒变化的研究

4.1 引言

4.2 晶粒生长的有限元模拟技术

4.3 再结晶分析模型

4.4 数值模拟结果分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢