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圆筒形齿轮中心凸起部成形方法的研究

袁中林

  齿轮在汽车、航空、航海、风电以及各类工程机械领域中的应用非常广泛,其主要作用是传递运动和动力。近年来,在汽车行业竞争日益激烈的背景下,各汽车制造厂商迫切需要通过削减零部件的生产成本来提高自身竞争力,对零部件的生产提出了小型化、轻量化的要求,于是圆筒形齿轮应运而生,这些零部件的外形特征是中心有凸起部,外周整体形状是圆筒形,且有齿形。目前,国内外已有大批学者对圆柱形齿轮塑性成形方法作了大量研究,且取得了巨大的成果,但在圆筒形齿轮的塑性加工工艺方面研究甚少。 本文针对传统翻边工艺成形中心凸起部所出现的高度不够、质量不高等问题,提出了两种新的翻边工艺,即局部镦粗翻边工艺和挤出翻边工艺,力图提高翻边高度和极限性能。 局部镦粗翻边工艺通过镦粗使减薄金属向孔缘处聚集,然后利用翻边凸模运动来成形中心凸起部。通过对局部镦粗翻边工艺进行数值模拟,分析了镦粗行程、冲头尺寸、下支撑板斜角对成形结果的影响,以及孔缘处切向应变和凸起部高度随镦粗行程的变化规律,然后运用物理实验加以验证。通过与传统翻边工艺的对比表明:局部镦粗翻边工艺能够在保证成形质量的前提下提高凸起部的成形高度,即局部镦粗翻边较传统翻边的翻边高度大,且工件在孔缘处不易产生拉裂。 挤出翻边加工法是一种通过向圆筒形毛坯的筒壁端面施加压力,使筒壁的金属材料向孔缘处聚集,然后再翻边的加工方法。通过对挤出翻边成形过程的数值模拟,分析了切向应变和凸起部高度等参数随挤出行程的变化规律。然后通过物理实验成功地试制出了凸起部高度达到35mm的制件。 在总结中心凸起部成形方法研究的基础上,以某引擎内的圆筒形齿轮为研究对象,综合考量零件的结构特点和成形工艺的可行性,运用塑性成形理论,提出了圆筒形齿轮冷塑性制坯工艺方案,即齿形加工前圆筒件的制备过程,该工艺方案包含了镦粗、拉深、翻边、整形四种工艺。首先利用经验公式对方案的可行性进行了初步验证;然后利用数值模拟软件对成形过程进行了仿真分析;最后利用物理实验来验证工艺方案的合理性和数值模拟的准确性。……   
[关键词]:圆筒件;齿轮;凸起部;镦粗;拉深-翻边
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湘潭大学2011年