本文關鍵詞：直齒圓柱齒輪擠壓成形工藝分析及優(yōu)化

  更多相關文章： 直齒圓柱齒輪 冷擠壓 預成形 模具型腔精確設計

【摘要】：齒輪在機械領域應用極其廣泛,其主要作用是傳遞動力,改變運動的速度和方向,具有功率范圍大、傳動效率高、傳動比準確、使用壽命長、安全可靠等優(yōu)點。采用冷擠壓技術制造的齒輪,不僅具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、后續(xù)加工工序少等特點,而且能夠形成沿齒形均勻分布的金屬纖維組織,微觀缺陷少,從而顯著提高齒輪的力學性能。但是由于直齒圓柱齒輪冷擠壓成形技術的難度較大,特別是齒形充填困難、模具磨損嚴重、生產(chǎn)效率低等問題,使得直齒圓柱齒輪冷擠壓技術還未在實際生產(chǎn)中得到一定程度的應用。 本文借助正交試驗設計,以成形后齒輪總長度、上端面縮孔深度、下端面塌角長度、有效齒輪長度、成形載荷峰值等作為衡量直齒圓柱齒輪正擠壓成形效果的指標,采用有限元分析方法獲得了凹模入模角、凹模工作帶長度、毛坯直徑系數(shù)、摩擦系數(shù)、擠壓速度等因素對直齒圓柱齒輪冷擠壓成形工藝的影響規(guī)律。正交試驗結果表明：凹模入模角和毛坯直徑系數(shù)對直齒圓柱齒輪正擠壓成形質量影響最大,摩擦系數(shù)次之,而工作帶長度和擠壓速度對成形結果幾乎沒有影響。減小入模角,可以有效減小上端面縮孔深度、下端面塌角長度、成形載荷峰值,從而增大有效齒輪長度；毛坯直徑系數(shù)和摩擦系數(shù)對成形質量中各指標的影響情況不盡一致。 為了改善直齒圓柱齒輪正擠壓出現(xiàn)的上端面縮孔現(xiàn)象,本文在正交試驗的基礎上,提出了三種坯料預成形設計方案和凸模下端面形狀優(yōu)化設計方案。數(shù)值分析結果表明坯料預成形設計難以改變直齒輪成形后的上端面縮孔現(xiàn)象,而改進的凸模下端面形狀設計能夠有效改善正擠壓出現(xiàn)的上端面縮孔現(xiàn)象,從而使直齒圓柱齒輪的成形效果和原材料利用率顯著提高。在凸模下端面形狀的優(yōu)化設計參數(shù)中,凹形深度對直齒輪成形后的效果具有重要影響,當凹形深度h=5mm時,能夠獲得最小的上端面縮孔深度；凹形徑向尺寸對直齒輪成形后的影響效果較大,當凹形徑向尺寸為齒根圓直徑時,能夠獲得最小的上端面縮孔深度；圓角半徑對直齒輪成形后的影響最小,當圓角半徑r=2mm時,能夠獲得最小的上端面縮孔深度。 本文通過對正擠壓成形后的模具進行彈性變形分析和對齒輪件進行彈性回復分析,建立了一種直齒圓柱齒輪擠壓成形模具型腔精確設計方法。采用有限元分析方法獲得了直齒輪冷擠壓成形后模具的彈性變形量和齒輪件的彈性回復量,從而根據(jù)模具型腔的尺寸補償理論得到模具型腔的尺寸補償量,實現(xiàn)模具型腔尺寸的精確設計。
【關鍵詞】：直齒圓柱齒輪 冷擠壓 預成形 模具型腔精確設計
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG376;TH132.41
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 引言14
• 1.2 直齒圓柱齒輪精密鍛造技術現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 分流工藝15-16
• 1.2.2 浮動凹模工藝16-17
• 1.2.3 流線型凹模型腔17-18
• 1.2.4 其他工藝18
• 1.3 冷擠壓成形技術及其在直齒圓柱齒輪精鍛成形中的應用18-20
• 1.3.1 冷擠壓的分類19
• 1.3.2 冷擠壓技術在直齒圓柱齒輪成形上的應用19-20
• 1.3.3 冷擠壓技術成形直齒圓柱齒輪存在的問題20
• 1.4 本課題的意義及研究內容20-22
• 第2章 直齒圓柱齒輪冷擠壓工藝及模具結構22-28
• 2.1 直齒圓柱齒輪冷擠壓工藝22-25
• 2.1.1 直齒圓柱齒輪冷擠壓工藝22
• 2.1.2 正擠壓工藝22-23
• 2.1.3 正擠壓工藝參數(shù)的確定23-25
• 2.2 研究模型的確定及三維建模25-27
• 2.2.1 齒輪的基本尺寸25-26
• 2.2.2 模具結構26-27
• 2.3 小結27-28
• 第3章 直齒圓柱齒輪正擠壓成形數(shù)值模擬及分析28-54
• 3.1 模擬方案28
• 3.2 模擬參數(shù)設置28-29
• 3.3 有效齒輪長度29-30
• 3.4 模擬結果分析30-37
• 3.4.1 金屬的流動性分析31-32
• 3.4.2 速度場分析32-34
• 3.4.3 成形載荷—行程曲線34
• 3.4.4 應力場分布34-36
• 3.4.5 應變場分布36-37
• 3.5 模擬結果總結37-38
• 3.6 正交試驗結果對比分析38-51
• 3.6.1 正交試驗模擬結果分析38-44
• 3.6.2 正交試驗模擬結果的交互作用分析44-47
• 3.6.3 正交試驗模擬結果的方差分析47-50
• 3.6.4 各個變量對目標函數(shù)的影響主次順序50-51
• 3.7 優(yōu)化工藝參數(shù)組合及其模擬驗證51-52
• 3.8 小結52-54
• 第4章 改善直齒輪冷擠壓成形質量的措施研究54-66
• 4.1 改善前的圓柱直齒輪成形結果54-55
• 4.2 毛坯預成形形狀設計及其對直齒輪成形的影響55-57
• 4.2.1 毛坯的預成形形狀及尺寸56
• 4.2.2 毛坯預成形對直齒輪成形的影響56-57
• 4.3 凸模端面形狀對直齒輪成形的影響57-63
• 4.3.1 凹形深度對直齒輪擠壓成形件上端面形貌的影響57-59
• 4.3.2 圓角半徑對直齒輪成形的影響59-61
• 4.3.3 凹形徑向尺寸對直齒輪成形的影響61-63
• 4.3.4 各因素對成形質量影響的對比63
• 4.4 小結63-66
• 第5章 直齒圓柱齒輪擠壓成形模具型腔的精確設計66-78
• 5.1 模具尺寸補償原理66-67
• 5.2 模具的彈性變形規(guī)律分析67-72
• 5.2.1 模擬方案67-68
• 5.2.2 彈性變形分析68-72
• 5.3 齒輪件的彈性回復規(guī)律分析72-75
• 5.3.1 模擬方案72
• 5.3.2 彈性回復分析72-75
• 5.4 模具型腔修正75-76
• 5.5 小結76-78
• 第6章 結論與展望78-80
• 6.1 結論78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86-87
• 學位論文評閱及答辯情況表87

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 丁國龍;陳吉紅;周會成;解順興;;直插齒加工過程的仿真與實時跟蹤[J];工具技術;2007年04期

2 劉曉飛;;基于Pro/E5.0直齒圓柱齒輪的全參數(shù)化設計[J];科技致富向導;2011年24期

3 張剛,李憲華,張軍;基于SolidWorks的直齒圓柱齒輪實體設計[J];煤礦機械;2005年08期

4 劉海平;李炳文;;Matlab在齒輪應力計算中的應用[J];現(xiàn)代機械;2005年06期

5 陳遠偉;;奇數(shù)直齒齒頂圓直徑的測量與計算[J];機械研究與應用;2008年02期

6 李靜鋒;夏鯤;沈妍;;基于Pro/E齒輪參數(shù)化的設計[J];機械研究與應用;2008年05期

7 徐小武;;直齒圓柱齒輪的另類加工[J];金屬加工(冷加工);2009年21期

8 徐輔仁;;對直齒圓柱齒輪重迭系數(shù)與模數(shù)及中心距增量關系的剖析[J];重型機械;1987年09期

9 賀治成;張建軍;王優(yōu)強;;考慮沖擊載荷的直齒圓柱齒輪彈流潤滑數(shù)值分析[J];煤礦機械;2007年07期

10 李玉紅;;基于Pro/Engineer野火版漸開線齒輪的參數(shù)化設計[J];機電設備;2008年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 程羽;郭成;李剛;邢光漢;陳金德;;齒輪冷精鍛成形工藝的研究[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學會年會論文集[C];2002年

2 程羽;郭成;李剛;邢光漢;陳金德;;齒輪冷精鍛成形工藝的研究[A];第八屆全國塑性加工學術年會論文集[C];2002年

3 張寶紅;張治民;;直齒圓柱齒輪冷整形實驗研究[A];第3屆全國精密鍛造學術研討會論文集[C];2008年

4 李競;;用AutoLISP進行圓柱齒輪參數(shù)化設計[A];面向21世紀的圖學教育——第十二屆全國圖學教育研討會暨第三屆制圖CAI課件演示交流會論文集[C];2000年

5 謝泳;;AutoCAD中實現(xiàn)參數(shù)化繪圖的幾種途徑[A];面向21世紀的圖學教育——第十二屆全國圖學教育研討會暨第三屆制圖CAI課件演示交流會論文集[C];2000年

6 胡飛嘉;;無需找正銑齒輪一法(摘要)[A];2010全國機電企業(yè)工藝年會《上海電氣杯》征文論文集[C];2010年

7 周德勇;;介紹一種大規(guī)格柱型預變形器[A];2011金屬制品行業(yè)技術信息交流會論文集[C];2011年

8 周久華;米林;;采煤機搖臂齒輪箱故障與可靠性分析[A];2011年中國礦業(yè)科技大會論文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張洪才;安全型大棚卷簾機前景廣闊[N];中國農(nóng)機化導報;2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張寶紅;高性能直齒圓柱齒輪開放成形研究[D];中北大學;2005年

2 王明輝;直齒圓柱齒輪精密塑性成形工藝及關鍵設備研究[D];吉林大學;2010年

3 冀東生;中空分流鍛造成形機理及應用技術研究[D];華中科技大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張猛;齒輪冷擠壓成形分析和模具優(yōu)化[D];上海工程技術大學;2010年

2 王楊;直齒圓柱齒輪擠壓成形工藝分析及優(yōu)化[D];山東大學;2014年

3 王師;直齒圓柱齒輪兩步精密成形工藝研究[D];南昌大學;2012年

4 朱懷沈;大模數(shù)直齒圓柱齒輪精密塑性成形技術研究[D];華中科技大學;2011年

5 閆克龍;直齒圓柱齒輪的精鍛工藝及模具設計[D];華中科技大學;2013年

6 韓向銀;直齒圓柱齒輪劈擠成形初步研究[D];南昌大學;2008年

7 胡子非;可軸向振動擠壓模體齒輪精密成形數(shù)值模擬研究[D];武漢理工大學;2007年

8 王銀冰;直齒圓柱齒輪冷精鍛數(shù)值模擬及擠壓腔造型參數(shù)優(yōu)化[D];合肥工業(yè)大學;2006年

9 于靜;直齒圓柱齒輪冷精鍛成形工藝及成形范圍的研究[D];河南科技大學;2012年

10 陳園園;軸向振動凹模冷精鍛直齒輪數(shù)值模擬分析與試驗研究[D];武漢理工大學;2009年

，

本文編號：862521