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提高齿轮轴热锻成形充填性的工艺措施研究

余志鹏

  齿轮轴是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一,具有传动效率高,结构紧凑和使用寿命长等一系列优点。当前的齿轮轴的生产方式已逐步由精密成形工艺取代切削加工,并取得了良好的效果。而应用三维有限元数值模拟技术研究齿轮轴的精锻成形,可以获得变形全过程的材料塑性变形行为、流动规律、温度变化、几何尺寸变化及成形件几何质量和缺陷、模具载荷等,为工艺参数的选择和模具设计乃至在生产中应用此项工艺提供详尽的技术资料和理论指导并且可以缩短模具设计制造周期来提高模具可靠性。 本文在前期项目研究的基础上,分析了齿轮轴热锻成形过程中提高充填性的各种措施并进行了相应的实验验证研究工作。使用CAD软件建立锻件及模具的三维模型,使用有限元数值模拟软件Deform-3d对齿轮轴热锻成形工艺进行模拟分析。根据对影响充填性的主要因素分析总结,进行了相应的工艺改进。设计了三组不同的预成形形状的改进方案,对不同预成形形状下的齿轮轴热锻成形进行模拟分析,根据模拟结果所显示的成形状况找到了合适的预成形形状。 继续发掘分流法的优势,对模具结构进行了改进,本文采用或凹模浮动的模具结构来进行齿轮轴热锻成形模拟,分析凸模切角的模具结构、浮动速度对齿形填充情况、成形力状况的影响,力求来在保证整体填充的同时来改善齿轮轴齿形上下端面的填充,从而给出满足齿轮轴热锻成形要求的模具结构。为改善材料流动,促使齿形部分材料均匀流动,本文还运用局部降温控制的原理来进行相应的数值模拟。给出了在合适的预成形形状下的降温位置及降温范围。 根据数值分析结果,设计并加工齿轮轴热锻成形实验模具,进行了钢质试样预成形和模具结构改进实验。对比分析实验结果与数值模拟表明二者吻合较好,验证了数值模拟结果的可靠性。在数值模拟和实验研究的基础上,对实用化工艺提出了具有指导意义的建议。……   
[关键词]:齿轮轴;精密锻造;有限元数值模拟;实验研究
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东大学2012年