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直齿圆锥齿轮挤压成形工艺与数值模拟

李传彪

   随着工业的快速发展,对齿轮的生产加工要求有了进一步提高。冷挤压方法生产的齿轮与传统加工方法生产的齿轮相比,具有机械性能好、生产效率高、节约材料等优点。根据我国制造工艺的迅速发展和企业对“小模数齿轮精密成型工艺”的现实需求,本文着重研究小模数直齿圆锥齿轮的冷挤压工艺及成形规律。 通过查阅国内外相关的技术文献,了解了齿轮成形技术概况及精密成形技术的发展现状,分析了与传统加工方法相比所具有的优越性;介绍了冷挤压技术的发展过程和现状,以及冷挤压工艺存在的一些缺点和问题;阐述了数值模拟技术的重要性,尤其是在塑性加工中的应用。 针对齿轮的冷挤压生产工艺,介绍了冷挤压齿轮的成形原理,以及冷挤压加工的工艺特点和成形过程中的金属流动规律及各种影响因素,列出了这些影响因素的消除方法;从挤压件材料、形状、尺寸精度和表面质量、毛坯尺寸及表面处理、润滑等各方面进行了工艺分析;并设计出了相应的模具结构。计算并给出了齿轮零件的各项技术参数,利用三维造型软件PRO/E对零件和模具进行了造型,得到了直齿圆锥齿轮挤压成型所需的模具及零件模型,为成型工艺有限元模拟分析提供了依据。 基于刚塑性有限元理论,建立了直齿圆锥齿轮挤压成形的有限元分析模型。基于DEFORM-3D有限元模拟软件,应用三维刚塑性有限元算法对直齿圆锥齿轮挤压成形过程进行了模拟分析,分析比较了两种不同形状的毛坯的成形效果,得出变形中金属的流动状态和等效塑性应力应变分布规律。齿轮成形过程、等效应力—应变分布和节点速度分布用图形、曲线直观表示出来,获得了挤压成形金属变形规律。 结合齿轮成形规律,探讨了凹模的主要失效形式,又对凹模型腔进行了应力分析,得出了凹模应力变化曲线。应力变化在模具材料允许范围内,验证了模具结构的合理性。……   
[关键词]:锥齿轮;冷挤压工艺;成形规律;应力分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2007年