直齿圆柱齿轮的精锻工艺及模具设计

摘要

直齿圆柱齿轮是汽车传动系统中采用的典型零件,尺寸精度要求高,表面质量要求好,使用性能要求优良。传统的切削加工生产方式,存在着材料利用率低、制造成本高、制件性能差等诸多问题,采用精锻制造是解决这些问题行之有效的方式。
　　本文在对大模数直齿圆柱齿轮零件进行工艺分析的基础上,提出了其温锻-冷精整复合的精锻成形工艺,拟定了其工艺路线图。针对三种不同模具结构的温锻方案,采用DEFORM软件进行了数值模拟分析与比较,确立了最优的凹模自由浮动双向对挤方案,并研究了工艺参数对该方案温锻成形的影响,得出温锻时合适的坯料初始温度范围为800℃~850℃、最佳的连皮形式为连皮设在锻件的正中部。同时,本文提出了采用径向锻造工艺冷锻该齿轮的新工艺,并采用有限元分析证明了其在保证轮齿成形饱满上的可行性。
　　基于数值模拟的结果,设计了大模数直齿圆柱齿轮的温锻模具,并采用ABAQUS软件对温锻时组合凹模的受力情况进行分析,校核了其在工作时的强度。同时设计了中空分流冷精整的模具,以便于后续的实验研究。
　　倒档齿轮是一种带毂的直齿圆柱齿轮,其齿部带有倒锥,倒锥部位难以通过机加工和精整成形。本文提出采用精密模锻方法直接成形带倒锥的齿部,设计了温冷复合成形的精锻工艺,制定了精锻生产的工艺路线图,并采用DEFORM软件对精锻过程进行了数值模拟,基于此设计了工艺实验模具。
　　采用工艺试验对大模数直齿圆柱齿轮的温锻工艺进行验证,分析了20CrMoTi材质锻件出现端部充不满以及表面严重氧化的原因,并提出了改进措施。本文的研究成果对推动齿轮精锻技术的发展和进步具有重要的现实意义和指导作用。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 直齿圆柱齿轮精锻技术的国内外研究现状

1.3 课题来源、目的及意义

1.4 主要研究内容

1.5 本章小结

2 大模数直齿圆柱齿轮的精锻工艺及有限元模拟

2.1零件的特点与锻件图设计

2.2精锻工艺方案的制定

2.3 温锻成形数值模拟及工艺优化

2.4 直齿圆柱齿轮径向冷锻新方案

2.5 本章小结

3 大模数直齿圆柱齿轮精锻成形模具设计

3.1 温锻模具的设计

3.2 温锻时的润滑、模具的预热与冷却

3.3 冷精整模具设计

3.4 本章小结

4 倒档齿轮的精锻工艺及模具设计

4.1 零件工艺分析

4.2 工艺方案设计

4.3 有限元数值模拟

4.4工艺实验模具设计

4.5 本章小结

5 大模数直齿圆柱齿轮的温锻成形实验

5.1 实验坯料的准备

5.2 实验步骤

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文