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大模数高厚度直齿轮精密成形工艺数值模拟及试验研究

李倩

  行星轮作为运载机械中传递运动和载荷的旋转组件,在载重汽车、工程机械行业广泛使用。行星轮是一种大模数(m=4)、高厚度(h=60mm)直齿圆柱齿轮,目前此类齿轮还没有精锻生产先例。本文制定了大模数直齿轮热锻预成形—冷挤压成形—冷精整终成形的联合成形新工艺方案,并对成形过程进行了模拟分析和试验研究,为大模数直齿轮成形工艺实际应用提供了理论指导。 本文基于Deform-3D,对直齿圆柱齿轮热锻预成形、冷挤压、冷精整各个工步进行了模拟研究。通过数值模拟及参数优化,得到了热锻预成形最佳齿形轮廓和始锻温度。 通过对冷挤压工步成形过程数值模拟,分析了挤压径向入模角和轴向入模角对齿形充满、等效应力分布、成形力的影响,得到了最佳挤压径向入模角和轴向入模角分别为120°和180°。 基于中空分流成形原理,采用数值模拟分析了冷精整中心孔直径、精整量和回弹量对齿形充满、等效应力、成形力的影响,分别得到了经过优化的冷精整坯料中心孔直径为φ18,精整量为0.8mm。 通过数值模拟确定的工艺参数,为试验模具设计提供了可靠的依据,工艺试验的开展验证了数值模拟工艺方案的合理性,获得了满足图纸要求的直齿轮试验样件 本文通过系统研究得到了大模数直齿轮各个成形工步变形规律,提出了技术上可行的成形工艺,即热锻预成形—冷挤压成形—冷精整联合成形,这种工艺可以实现大模数、高厚度直齿圆柱齿轮的锻造成形并获得理想的尺寸精度。研究成果对大模数、高厚度直齿轮精锻生产具有重要的理论指导意义。……   
[关键词]:大模数;高厚度;直齿圆柱齿轮;精密成形
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:机械科学研究总院2011年