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锥齿轮热—冷复合成形工艺数值模拟及试验研究

邱德花

  锥齿轮是应用极为广泛的重要传动零件,一般用于空间两相交轴之间的动力或速度传输。热-冷复合成形工艺是生产直齿锥齿轮及弧齿锥齿轮的重要工艺方法之一。热锻坯料形状直接影响热锻齿形能否充满。冷精整量即热锻齿形是影响冷精整后齿面的粗糙度的重要因素之一。由于技术保密,锥齿轮坯料形状、尺寸及热锻齿形国内外鲜有文章报道。本文选取轿车用差速器行星直齿锥齿轮及被动弧齿锥齿轮作为典型零件,对锥齿轮的锻造工艺关键技术进行深入研究,为锥齿轮热-冷复合成形工艺的实际应用提供了指导。 直齿锥齿轮热锻坯料采用圆柱形棒料,为了去除加热过程中产生的氧化皮,获得热锻对中放置的尺寸,热锻前进行镦粗处理。本文通过分析不同镦粗高度热锻过程中的载荷-行程曲线、材料流动、等效应力、等效应变分布、温度分布等,总结出镦粗高度对热锻齿形的影响,并通过工艺试验确定了合理的镦粗高度。 热锻齿形是影响冷精整后齿面粗糙度的重要因素之一。为提高齿面质量,本文制定了等距热锻齿形和非等距热锻齿形两种方案。采用数值模拟获得了不同齿形冷精整过程中材料流动规律、应力应变分布等。通过对模拟结果进行分析总结,得出了热锻齿形对冷精整后齿面粗糙度的影响规律及冷精整过程中产生折叠的原因,并确定了最佳齿形。通过对等距热锻齿形及非等距热锻齿形进行工艺试验,确定了非等距热锻齿形为较合理方案。 弧齿锥齿轮由于几何形状复杂,热锻过程中材料流动困难、成形难度大,毛坯形状是影响热锻齿形的重要因素之一。本文采用圆环状坯料作为原始坯料。针对不同锥度的坯料,本文通过数值模拟得到热锻载荷-行程曲线、材料流动规律等,通过分析比较确定了合理的坯料锥度。 参考直齿锥齿轮热锻齿形的研究,本文对弧齿锥齿轮的热锻齿形进行了设计,制定了等距及非等距热锻齿形方案。通过数值模拟得到了弧齿锥齿轮不同齿形方案的材料流动规律,并对冷精整过程中产生的折叠缺陷进行了分析总结。最后通过工艺试验验证了非等距热锻齿形的合理性及具体冷精整量。……   
[关键词]:直齿锥齿轮;镦粗;齿形;弧齿锥齿轮;坯料形状;数值模拟;工艺试验
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:机械科学研究总院2012年