小径深孔非贯通式内齿轴的精密成形工艺开发

摘要

非贯通式内齿轮是齿轮的一种，广泛的应用于各种变速箱中起力的传递作用。目前内齿轮主要采用机械加工成形，齿的强度不高，耐疲劳性较差，材料利用较低，加工齿形工艺复杂，质量稳定性差，生产效率相对低下，加工成本较高。小径深孔非贯通式内齿轮采用常规的机械加工，难度更大,在内齿轮加工中,许多工厂都采用的是插齿工艺，有一小部分采用其它机械加工工艺。由于插齿的生产效率低,特别是对小径深孔内齿轮,实现高速生产就更困难,成本高。随着精密成形技术的发展，现提出采用精密成形技术，使深孔非贯通式齿轮直接挤压成形，可很大的提高齿的机械性能，除低加工成本，提高生产效率和材料利用率，实现高效生产。　　本文以某变速器中的“输入轴”为研究对象，从挤压成形的工艺路线出发结合工厂实际，对“输入轴”中的内齿轮提出并开发内齿轴的精密挤压成形新工艺，并用于实际的生产之中。首先收集总结了现有内齿轮冷挤压的最新技术成果，通过对研究对象进行特征分析，作者提出采用热挤压与冷挤压成形相结合的生产工艺，热挤压用于挤压预锻坯工序，主要成形内齿部分的深孔及锻件的外形尺寸，冷挤压用于挤压终锻坯，达到内齿成形，满足内齿的尺寸要求。提出了初步工艺方案；使用DEFORM-3D有限元分析软件，对“输入轴”成形规律、模具应力、模具磨损进行了研究，其中包括：分析成形过程中应力应变、金属流动、充形能力等；通过工艺方案优化，分析得到了一个最优的工艺参数组合，提出了详尽的最优成形方案；通过力学分析和机械结构的研究，进行了各工序模具设计；利用UG软件完成对模具进行细化设计，并提出模具采用分体结构，可实现快速更换模具，提高生产效率，并节约模具材料；最后进行了实验和生产验证，采用机械加工作为辅助工艺，达到了最终的产品尺寸要求。综上所述，论文的研究成果不仅成功开发了非贯通式内齿轴塑性成形新工艺，产品各项指标达到质量要求，成果具有直接工程应用价值，而且开发过程的方法和新工艺的应用技术对于类似的零件的生产具有很好的参考价值。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外齿轮精密挤压成形情况

1.3 小径深孔非贯通式内齿轮精密成形过程中的技术难点

1.4 CAE在小径深孔非贯通式内齿轮精密成形过程中的应用

1.5 研究的背景和意义

1.6 本文主要的研究内容

2 零件分析和初定成形方案

2.1 齿轮精密成形相关的成形工艺

2.2 小径深孔非贯通内齿轮分步成形

2.3 研究对象（输入轴）零件分析

2.4 输入轴精密挤压成形的工艺分析

2.5 工艺分析和设计

2.6 小结

3 相关工艺过程的CAE分析及工艺方案确定

3.1 有限元分析软件deform-3d简介

3.2 有限元分析数值模拟系统的建立

3.3 预锻过程分析

3.4 终锻过程分析

3.5 最终结果分析及成形工艺确定

第四章 模具设计

4.1 一次挤压模具设计

4.2 二次冷挤压模具设计

4.3 小结

第5章 生产过程的实验验证

5.1 生产准备

5.2 验证过程

5.3 验证结果：

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献