手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

圆柱直齿轮冷精锻关键技术研究

许锋

  齿轮是汽车上的一个重要传动零件,随着汽车工业的快速发展,对齿轮的需求和生产技术的要求进一步提高。冷精锻齿轮与传统方法生产的齿轮相比,具有产品性能好、生产效率高、能耗低、环境污染小等优点,是当今齿轮生产的发展趋势,对其研发具有重大现实意义。本文围绕圆柱直齿轮冷锻成形的若干关键技术问题,作了系统的研究。 采用高压扭转与循环加热冷却相结合的方法,使20CrMnTi坯料产生形变与相变。数值模拟和物理试验表明该方案能有效细化晶粒尺寸。采用灰色关联分析方法和数值模拟技术,以晶粒尺寸最小为目标,以坯料高径比、温度、上模下行速度、下模扭转速度、摩擦因子五个关键参数作为设计变量,对高压扭转成形工艺进行优化。在720℃与840℃温度范围,对坯料进行循环加热冷却,找到最佳晶粒细化方案。最后将形变与相变相耦和,得到了具有耦合特性的晶粒细化方法。 结合浮动凹模工艺,对平端面圆柱直齿轮闭式锻造开展数值模拟研究,分析其成形机理,及工艺参数对成形载荷的影响规律。在此基础上,对形变与相变耦合方法得到的坯料,进行闭式锻造成形实验,通过与传统退火后坯料闭式锻造相比较,发现其成形载荷得到了极大降低。并根据数值模拟及物理实验结果,设计制造了加工20CrMnTi钢质平端面圆柱直齿轮用模具,开展了详细的实验研究。 根据径向变形金属流动模式,提出适合大模数、大齿数的平端面齿轮成形新工艺,并进行数值模拟和物理验证。与常规模式相比,该流动模式下齿轮成形的载荷小。通过数值模拟找出该变形流动模式下,金属变形规律。并系统地研究了齿数、模数、齿轮高度、摩擦、齿根圆角半径、齿腔宽度与深度、溢流槽形状与深度对其成形载荷的影响。通过物理实验,进一步证实该成形工艺对于提高齿轮成形质量、降低成形载荷和方便脱模等方面具有较强的优势。 针对带有凸台的圆柱直齿轮,基于局部加载能够降低成形载荷的思想,提出整体加载预锻与局部加载终锻两步成形方法。通过模拟分析,发现该成形方法对于高径比大的齿轮,在保证其成形质量的同时,能有效降低成形力。然而对于高径比小的齿轮,在成形终了阶段材料向凸模中心孔流动速度过大,导致成形后锻件底部出现大的凹坑,影响其成形质量。针对高径比较小的齿轮,结合轴向分流原理,提出局部加载耦合齿端分流终锻工艺。数值模拟研究结果表明,该方案对带凸台的圆柱直齿轮成形具有较强的可行性。并在正交试验的基础上,完成了终锻成形工艺的优化。……   
[关键词]:圆柱直齿轮;冷锻;数值模拟;形变;相变;分流工艺
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:合肥工业大学2011年