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摩托车倒档弧齿锥齿轮分流冷挤压工艺研究

作　者: 杜勇
导　师: 冯文杰
学　校: 重庆理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 弧齿锥齿轮冷挤压数值模拟模具设计工艺试验
分类号: U483
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
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内容摘要

弧齿锥齿轮以其优越的传动性能,广泛应用于汽车、摩托车等机械系统的三维传动中。目前,该类零件主要由锻坯经格林森切齿机切削加工而成。冷挤压技术具有生产效率高、节省原材料、成本低、零件强度高及表面质量好等优点,尤其在大批量生产中具有独特的优越性。如果将其应用于弧齿锥齿轮齿形的(近)净成形加工中,将具有广泛的应用前景。但由于弧齿锥齿轮齿面呈弧形,在冷挤压成形过程中,金属流动困难,成形力较大;在实际生产中存在着成形质量差、模具寿命低等技术难题。因此,冷挤压技术在弧齿锥齿轮加工中的应用具有一定的技术难度。本文选用刚塑性有限元模拟软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮冷挤压成形过程进行数值模拟分析,得出了零件在成形过程中的金属流动以及应力应变分布规律;分析了坯料直径对金属充填性能的影响;对比了闭式挤压、分流挤压和带下凸模挤压三种冷镦挤复合成形工艺方案的成形力大小;针对分流挤压,探讨了分流孔直径对成形力的影响,优化出最佳分流孔直径。此外,还研究了热锻——冷挤压精整成形工艺,可知采用分流挤压工艺比封闭挤压工艺的冷挤压成形力小。在理论分析的基础上,根据现有设备条件,制定了工艺试验方案,研制了三层组合凹模和采用模口导向的冷挤压专用模具,通过工艺试验,验证了理论分析结果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题的来源和意义  9-10
  1.2 齿轮精密成形技术的发展现状  10-12
  1.3 弧齿锥齿轮冷挤压技术难点  12-13
  1.4 论文的主要研究内容  13-15
第二章冷挤压技术概况及相关理论  15-25
  2.1 冷挤压工艺的基本原理  15
  2.2 冷挤压工艺的分类  15-18
  2.3 冷挤压的金属流动规律  18-22
    2.3.1 紊流与层流  18-19
    2.3.2 正挤压实心件的金属流动规律分析  19-20
    2.3.3 正挤压空心件的金属流动规律分析  20-21
    2.3.4 反挤压杯形件的金属流动规律分析  21-22
    2.3.5 复合挤压时的金属流动规律分析  22
  2.4 小结  22-25
第三章金属塑性成形的力学基础及刚塑性有限元法  25-37
  3.1 金属塑性变形的力学基础  25-28
    3.1.1 塑性力学的基本假设  25
    3.1.2 两个常用的屈服准则  25-27
    3.1.3 本构关系—塑性变形时的应力应变关系  27-28
  3.2 最小阻力定律  28-29
  3.3 刚塑性有限元法  29-33
    3.3.1 刚塑性有限元法基本方程  30-31
    3.3.2 刚塑性有限元法变分原理  31-32
    3.3.3 刚塑性有限元求解过程  32-33
  3.4 DEFORM 软件简介  33-35
    3.4.1 DEFORM 的发展  33-34
    3.4.2 DEFORM 的特点  34
    3.4.3 DEFORM 的功能模块  34-35
  3.5 小结  35-37
第四章弧齿锥齿轮冷挤压工艺分析与三维建模  37-45
  4.1 零件结构  37-38
  4.2 冷挤压件图设计  38-39
    4.2.1 分模面设计  38
    4.2.2 冷挤压件形状设计  38-39
  4.3 冷挤压工艺方案设计  39-40
  4.4 弧齿锥齿轮三维实体建模  40-44
    4.4.1 弧齿锥齿轮齿廓曲线的数学表达  40-42
    4.4.2 弧齿锥齿轮参数化造型  42-44
  4.5 小结  44-45
第五章弧齿锥齿轮冷挤压数值模拟分析  45-65
  5.1 冷镦挤复合成形工艺数值模拟分析  45-61
    5.1.1 预制坯形状设计  45-46
    5.1.2 有限元模型  46-49
    5.1.3 数值模拟分析  49-61
  5.2 热锻—冷挤压复合成形工艺数值模拟分析  61-64
    5.2.1 热锻件形状设计  62-63
    5.2.2 载荷—行程曲线分析  63-64
  5.3 小结  64-65
第六章弧齿锥齿轮冷挤压模具设计  65-73
  6.1 试验设备介绍  65-66
  6.2 冷挤压专用模具设计  66-67
  6.3 弧齿锥齿轮冷挤压组合凹模设计  67-70
    6.3.1 三层组合凹模优化设计理论  67-68
    6.3.2 组合凹模设计  68-69
    6.3.3 模具材料的选用  69-70
    6.3.4 组合凹模的装配  70
  6.4 避免模具早期失效的措施  70-71
  6.5 小结  71-73
第七章弧齿锥齿轮冷挤压工艺试验  73-77
  7.1 试验装置  73
  7.2 试验准备  73-75
    7.2.1 模具制造  73-74
    7.2.2 坯料准备  74-75
  7.3 试验结果  75-76
  7.4 技术应用情况  76-77
第八章全文总结与展望  77-79
  8.1 全文总结  77
  8.2 展望  77-79
致谢  79-81
参考文献  81-83
附录一弧齿锥齿轮相关参数的输入  83-87
附录二弧齿锥齿轮齿廓曲线的绘制  87-91
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  91

摩托车倒档弧齿锥齿轮分流冷挤压工艺研究

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