【摘要】：與一般錐齒輪比較,螺旋錐齒輪具備嚙合性能更加優(yōu)良、承載能力更高、傳動(dòng)效率更高等特有的優(yōu)勢(shì)。相比切削加工方法,精密塑性成形不僅材料利用率高、生產(chǎn)率高,并且具有連續(xù)分布的纖維組織,使得輪齒耐疲勞和耐磨性能更高。雖然已經(jīng)有諸多研究者對(duì)螺旋錐齒輪精密成形進(jìn)行了研究,但仍然存在成形力大、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、角隅填充欠飽滿等缺陷。本文在借鑒“(齒形凸模)雙向鐓擠精密成形直齒圓柱齒輪”及“螺旋錐齒輪閉塞擠壓”研究成果的基礎(chǔ)上,以一種齒數(shù)為10、中點(diǎn)法向模數(shù)為3.338、中點(diǎn)螺旋角為50°的主動(dòng)螺旋錐齒輪為研究對(duì)象,提出了一種無(wú)齒凸模雙向鐓擠精密成形新工藝。本文分析了主動(dòng)螺旋錐齒輪鐓擠成形工藝的特點(diǎn)及其在不同的鐓擠成形方案中,預(yù)制坯料側(cè)表面、端面所受摩擦力的不同。利用有限元模擬分析軟件Deform-3D分別對(duì)帶軸及無(wú)軸主動(dòng)螺旋錐齒輪的單、雙向鐓擠成形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,對(duì)成形力、載荷-行程曲線、等效應(yīng)力、等效應(yīng)變等信息進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,新工藝的成形過(guò)程能夠劃分為自由變形、充滿、角隅充填3個(gè)階段。對(duì)帶軸主動(dòng)螺旋錐齒輪來(lái)說(shuō),與單向鐓擠比較,雙向鐓擠過(guò)程中載荷最高值降低了14%以上,等效應(yīng)力在模具承受范圍內(nèi),沒(méi)有產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,材料流動(dòng)性較好,無(wú)破壞現(xiàn)象;對(duì)無(wú)軸主動(dòng)螺旋錐齒輪來(lái)說(shuō),無(wú)齒凸模雙向鐓擠在載荷方面明顯較小。金屬流動(dòng)更加順暢,齒型腔凹模更容易被充滿。同時(shí),無(wú)齒凸模及其對(duì)應(yīng)的凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性,以純鉛為預(yù)制坯料進(jìn)行了物理模擬實(shí)驗(yàn)。預(yù)制坯料的設(shè)計(jì)加工的關(guān)鍵是要保證圓臺(tái)上、下兩端圓柱高度一致。實(shí)驗(yàn)過(guò)程的關(guān)鍵是對(duì)凸模的運(yùn)動(dòng)量要進(jìn)行精確的刻度標(biāo)記,保證上、下凸模行程一致。通過(guò)多次物理實(shí)驗(yàn),得到了齒廓清晰、充填飽滿的無(wú)飛邊鉛質(zhì)主動(dòng)螺旋錐齒輪。本研究的不足之處是需要專門的制坯工序,對(duì)如何實(shí)現(xiàn)雙向鐓擠及鍛件脫�？紤]不夠深入,未能完成生產(chǎn)用模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本研究對(duì)主動(dòng)螺旋錐齒輪精密成形技術(shù)進(jìn)行了一次探索,研究結(jié)果對(duì)主動(dòng)螺旋錐齒輪高效、節(jié)能、節(jié)材的近凈成形技術(shù)研究具有一定參考意義。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG61
【圖文】：

針對(duì)主動(dòng)螺旋錐齒輪的成形研究探索。輪精密成形主要基于：（1）解決當(dāng)下齒輪表面精度；（2）設(shè)計(jì)合理、可靠的生產(chǎn)模]這兩點(diǎn)展開(kāi)研究。關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)主動(dòng)螺旋錐齒輪不同的成形途夠大致劃分為以下兩大類。特點(diǎn)如圖 2.1 所示。開(kāi)式模鍛成形過(guò)程中會(huì)形成優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)放的模腔能夠放松成形過(guò)程中對(duì)屬更好地充滿模腔，缺點(diǎn)是飛邊作為工藝

（a） （b） （c）圖 2.2 開(kāi)式模鍛金屬流動(dòng)過(guò)程[10]（a）自由變形階段；（b）模腔充滿階段；（c）角隅充填階段Fig. 2.2 Metal flow process of open-die forging[10](a) Free deformation stage; (b) Cavity full stage; (c) Corner filling stage（1）自由變形階段：這一階段壓下量為 H1，成形力為P1。坯料屬于整體受力、整體變形階段，在坯料內(nèi)部近似存在一個(gè)分流面。分流面以內(nèi)的坯料金屬流向凸臺(tái)區(qū)域，分流面以外的坯料金屬流向法蘭區(qū)域。（2）模腔充滿階段：這一階段壓下量為 H2，成形力為 P2。此階段下模腔已經(jīng)差不多完全被充滿，然而上凸臺(tái)角隅區(qū)域還沒(méi)有充滿，金屬開(kāi)始流向飛邊槽區(qū)域。隨著橋部金屬逐漸變薄，坯料金屬流入飛邊的摩擦阻力越來(lái)越大，迫使坯料金屬流向凸臺(tái)角隅區(qū)域。（3）角隅充填階段：這一階段上模壓下量為 H3，成形力為 P3。模腔已經(jīng)完全被坯料金屬充滿，但上、下模還沒(méi)有完全閉合，多余的金屬會(huì)被擠壓流入飛邊槽，成形力迅速上升。

圖 2.3 開(kāi)式模鍛成形力-行程曲線[11]Fig. 2.3 Load-Stock curve of open-die forging[11]充填過(guò)程的分析鍛成形，無(wú)論是鐓粗方式成形還是擠壓方式成形，模腔兩端部角隅區(qū)域。坯料金屬在端部角隅區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變 A 點(diǎn)，受軸向壓應(yīng)力σ3作用，金屬沿切向和徑向伸長(zhǎng)充填至角隅區(qū)域[12]。隨著坯料金屬與模具側(cè)表面的接觸料所受側(cè)表面的徑向壓應(yīng)力（軸向摩擦力）σ1的逐步增大，σ3的絕對(duì)值需要繼續(xù)增大，即要讓兩端角隅區(qū)域被完全作用更大的成形力。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2785979