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直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术研究

作　者: 张弘斌
导　师: 栾贻国
学　校: 山东大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 直齿锥齿轮精锻二次开发 Deform-3D CAD/CAE
分类号: TG61
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

精锻齿轮,是指齿轮的轮齿直接模锻成形且无需切削加工的齿轮。直齿锥齿轮,以其结构上的可锻性,成为国内外研制最早、发展最快、应用最多的精锻零件之一。同利用切齿加工相比,精锻齿轮在提高寿命、节能、节材等方面具有显著效果。传统直齿锥齿轮热精锻模具设计过程中存在设计周期过长、对经验依赖过重、信息共享程度低等问题,以致废模率高、风险性大、效率低、耗资大、其结果难以预测、难以保证质量的要求。因此,如何缩短模具设计周期、提高模具生产效率、保证模具质量,是促进模具企业及齿轮行业发展的重要课题。而在直齿锥齿轮精锻模具的设计中采用CAD/CAE技术,是齿轮工业发展的必然趋势。针对当今精锻齿轮行业的现实情况,结合美国EDS公司的UG软件,开发了一套在功能上实用、可行的直齿锥齿轮热精锻模具CAD系统,并以体积成形有限元分析软件Deform-3D为平台,实现了直齿锥齿轮热精锻模具CAD/CAE一体化。总结了直齿锥齿轮热精锻模具CAD一般流程,开发了基于UG的直齿锥齿轮热精锻模具CAD系统,主要包括齿形部分建模、齿形内部实体建模、热精锻模具的模架建模、热精锻模具装配4个功能模块。对直齿锥齿轮成形CAE技术进行了研究,阐述了直齿锥齿轮锻造过程模拟的关键技术,以行星齿轮为例,从计算模型的建立、模拟参数的设定、仿真结果及成形性分析几个方面总结了利用Deform-3D进行直齿锥齿轮数值模拟的方法。最后以后半轴齿轮为例,对直齿锥齿轮热精锻模具CAD/CAE一体化技术的应用进行了研究。

全文目录

目录  4-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-18
  1.1 引言  13-14
  1.2 直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术简介  14-16
  1.3 本课题的选题意义及研究内容  16-18
第二章 UG二次开发  18-31
  2.1 引言  18-19
  2.2 UG/Open Menuscript  19-21
  2.3 UG/Open UIStyler  21-24
  2.4 UG/Open GRIP  24-25
  2.5 UG/Open API  25-27
  2.6 UG参数化建模  27-30
    2.6.1 UG参数化建模的基本原理  28
    2.6.2 UG参数化建模的实例  28-30
  2.7 本章小结  30-31
第三章直齿锥齿轮齿形CAD模块开发  31-56
  3.1 引言  31-32
  3.2 直齿锥齿轮齿形的三维造型  32-36
  3.3 直齿锥齿轮产品齿形的参数化建模  36-40
    3.3.1 原始模型的三维造型  36-37
    3.3.2 创建对话框文件  37-38
    3.3.3 组建DLL文件  38-40
  3.4 直齿锥齿轮锻件齿形的参数化建模  40-46
    3.4.1 直齿锥齿轮冷锻件齿形的参数化建模  40-43
    3.4.2 直齿锥齿轮热锻件齿形的参数化建模  43-46
  3.5 直齿锥齿轮模具型腔齿形的参数化建模  46-49
  3.6 直齿锥齿轮电极齿形的参数化建模  49-55
    3.6.1 直齿锥齿轮烧损后粗修电极齿形的参数化建模  49-51
    3.6.2 直齿锥齿轮中修电极齿形的参数化建模  51-53
    3.6.3 直齿锥齿轮精修电极齿形的参数化建模  53-55
  3.7 本章小结  55-56
第四章直齿锥齿轮热精锻模具CAD模块开发  56-75
  4.1 引言  56
  4.2 齿形内部实体生成模块  56-61
    4.2.1 齿形内部实体生成模块举例  57-59
    4.2.2 飞边槽生成模块  59-61
  4.3 齿形模和背锥模设计  61-65
    4.3.1 分模面  61-62
    4.3.2 模具型腔造型  62-63
    4.3.3 齿形模生成模块  63-65
  4.4 模架生成模块  65-70
    4.4.1 圆形导锁导向的预锻模具的模架生成模块  66-67
    4.4.2 导柱导套导向的预锻模具的模架生成模块  67-69
    4.4.3 终锻模具的模架生成模块  69-70
  4.5 热精锻模具虚拟装配模块  70-72
    4.5.1 顶杆标准件库  71
    4.5.2 热精锻模具虚拟装配  71-72
  4.6 锻件图设计参数查询模块  72-74
    4.6.1 机械加工余量查询模块  72-73
    4.6.2 模锻斜度查询模块  73
    4.6.3 圆角半径查询模块  73-74
  4.7 本章小结  74-75
第五章直齿锥齿轮热精锻数值模拟  75-85
  5.1 引言  75
  5.2 Deform-3D简介  75-76
  5.3 直齿锥齿轮热精密锻造过程的有限元模拟  76-84
    5.3.1 模具几何造型  76-77
    5.3.2 模拟工艺参数设置  77-78
    5.3.3 数值模拟方案  78-80
    5.3.4 数值模拟结果分析  80-84
  5.4 本章小结  84-85
第六章直齿锥齿轮热精锻模具CAD/CAE技术的应用  85-97
  6.1 引言  85-86
  6.2 锻件图设计  86-87
  6.3 模具型面生成  87-90
  6.4 Deform-3D数值模拟  90-95
    6.4.1 工艺参数设定及模拟方案  90-92
    6.4.2 后半轴齿轮数值模拟结果分析  92-95
  6.5 齿形模生成及模具的虚拟装配  95-96
  6.6 本章小结  96-97
第七章结论与展望  97-99
  7.1 结论  97-98
  7.2 展望  98-99
参考文献  99-102
致谢  102-103
学位论文评阅及答辩情况表  103

直齿锥齿轮精锻模具CAD/CAE技术研究

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