齿形零件冷滚打成形数值模拟与齿廓形状分析

摘要

冷滚打成形技术作为一种新型的金属塑性成形技术，因其高效、精密、绿色的优点，可以广泛应用于渐开线花键、丝杠、齿轮等加工领域。冷滚打技术是一种无模具、多因素耦合作用下的复杂成形技术，其成形精度和成形效率成为制约其工程应用的瓶颈问题。本文对齿形零件冷滚打成形的仿真和实验研究，为成形件表面廓形精确形成及控制提供依据，具有重要的理论和工程应用意义。
　　建立了冷滚打成形过程有限元模型，根据冷滚打过程中材料呈现大变形和高应变率的特点，采用静态压缩和霍普金森实验得到40Cr材料的本构参数，建立了适用冷滚打的J-C材料本构模型。通过仿真分析方法，研究了有限元模型中网格单元类型和边长以及质量放缩比对轮廓形状精度的影响，确定了适合的网格和质量缩放系数，这对获得良好的仿真结果奠定了基础。
　　采用ABAQUS有限元仿真软件，对冷滚打成形过程进行了系统仿真，分析了滚打轮公转速度n，打入量h以及进给量?对齿槽形状的影响，获得了不同工艺参数对齿槽形状参数的影响规律。
　　进行了冷滚打实验研究，分析了不同工艺参数对齿槽宽度及槽边隆起量的影响，采用BBD试验设计和响应曲面法，建立了工艺参数与齿槽形状表征参数之间的预测模型，与仿真分析对比发观，实验和仿真结果有较好的一致性，验证了顸测模型和仿真结果的正确性，这对实际工程应用有很好的指导作用。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 冷滚打成形技术的研究现状

1.3 本文主要研究内容与章节安排

2 冷滚打有限元模型的建立

2.1 冷滚打成形原理

2.2 冷滚打有限元理论

2.3几何模型的建立

2.4 材料模型的选择与参数确定

2.5 边界条件、接触类型与有限元求解算法

2.6 本章小结

3 网格的划分与质量缩放系数的选择

3.1 提高有限元仿真效率的方法

3.2 网格优化理论

3.3 单元类型的选择

3.4 网格单元边长对仿真结果的影响

3.5 单元形状对仿真结果的影响

3.6 质量缩放系数的选择

3.7 本章小结

4 工艺参数对冷滚打成形件廓形的影响分析

4.1 工件齿槽形状表征

4.2 滚打轮公转速度对成形件廓形的影响

4.3 打入量对冷滚打成形件廓形的影响

4.4 进给量对冷滚打成形件廓形的影响

4.5 冷滚打成形实验

4.6 本章小结

5 响应曲面建模与预测模型

5.1 响应曲面法建模与实验设计

5.2 齿侧隆起高度响应面分析与预测模型

5.3 齿槽宽度响应面分析与预测模型

5.4 预测模型可靠性分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文及科研成果