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直齿轮冷精锻成形数值模拟分析与实验研究

胡成亮

  本文将无限多预成形连续成形的设计思想和分流原理结合起来,初步确定了直齿轮冷挤压成形工艺方案。该方案通过连续渐变的齿廓曲面迫使金属向齿顶方向逐步流动,减小了金属充填齿腔的阻力,从而可以在改善齿轮充填性的同时降低成形力。利用三维造型软件建立凹模型腔曲面,并通过模拟软件仿真齿轮挤压过程中的金属流动过程。模拟结果表明,齿腔充填饱满且无塌角缺陷。采用方案比较法,基于模具形状对传统的直齿轮闭式锻造成形方案进行改进。在多方案比较时,采用二维模拟的方法,节省了计算时间,降低了计算成本。简单地探讨了成形过程中的金属流动规律,认为径向流动速度分布可以作为设计方案的评价标准。最终得到一种合理可行的改进方案,即将凸模端面设计成“~”形,凹模型腔底面设计成“~”形,对齿轮成形有利。通过对三维数值模拟实施过程中几何建模、接触、网格自适应和重划分等关键技术问题的处理,顺利完成传统方案和改进方案的模拟。由两方案的数值模拟结果对比可知:改进方案的应力应变及径向流动速度分布均匀;改进方案的成形效果好,克服了齿轮上下角隅充填不满的缺陷,同时降低了成形力及能耗。实验结果和模拟结果具有良好的一致性,从而进一步证明本文所提出的改进方案是合理可行的。……   
[关键词]:直齿轮;挤压;闭式锻造;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:合肥工业大学2005年