可轴向振动挤压模体齿轮精密成形数值模拟研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要直齿圆柱齿轮是汽车及机械行业中应用极为广泛的重要传动零件，其形状复杂，材质、尺寸精度、表面质量及综合机械性能均要求很高。本文以直齿轮冷锻成形作为研究对象，开展直齿轮冷锻成形工艺与成形过程的数值模拟研究，对于丰富和发展冷锻成形工艺理论与技术，提高直齿轮零件冷精锻成形工艺设计水平和成形件质量，具有重要意义。齿形填充不满和成形力过高是齿轮闭式冷锻方案的主要缺陷。型腔壁对于坯料的摩擦阻力是影响金属流动的主要因素之一，通过变摩擦阻力为动力可以改善金属的塑性流动。本文分析了国内外圆柱直齿轮精密塑性成形的研究现状，根据直齿圆柱齿轮成形的特点，在浮动凹模工艺的基础上提出

2、了可轴向振动挤压模体直齿圆柱齿轮成形工艺。利用三维造型软件UG对零件及模具进行造型，得到可轴向振动挤压模体直齿圆柱齿轮成形的模具及零件模型，为成形工艺有限元模拟分析提供了依据。基于刚塑性有限元理论，建立了直齿圆柱齿轮可轴向振动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柱齿轮成形过程进行了模拟分析，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，齿轮成形过程及等效应力—应变用图形、曲线直观表示出来，获得了齿轮成形金属变形规律。模拟研究结果表明，采用可轴向振动挤压模体冷锻新工艺，可以促使金属更容易流进型腔角部，使直齿轮角部填充完整

3、，并且明显可以降低最后阶段的成形载荷力。同时通过改变可轴向振动挤压模体的周期和振幅来分析工艺参数对于直齿圆柱齿轮成形的影响，并对比在不同参数下成形载荷力随时间变化的曲线图，找到一组合适的工艺参数。关键词：直齿圆柱齿轮可轴向振动挤压模体数值模拟武汉理工大学硕士学位论文AbstractSpurgearswithcomplicatedshapesareimportantdrivepartsappliedwidelyintheautomobileandmechanicalindustry．Therefore，hi}ghmaterialquality,dimensionprecision,s

4、urfacequalityandcombinationmechanicalpropertiesshouldbeattended．Inthispaper,takenthespur-gear'scoldforgingastheresearchsubject,theformingtechnologyandthenumericalsimulationoftheformingprocessarestudied,whichisimportanttoenrichanddevelopthetheoryandtechniqueofthecoldforgingandimprovetheformingd

5、esignlevelofspur-gearparts’cold—and-preciseforging．Unsuccessfulcomerfillingandexcessivedeformationatthefmalstageoftheprocessarethemainlimitationofcoldclosed-dieforgingofstraightspurgear．Thefrictionforceisonemajorfactorwhichaffectsmetaldeformationrules，thematerialflowmaybecontrolledpositivelyby

6、utilizingthefrictionalforceOVerthebiUet-eontainerinterfaceSOthatthebilletmaterialflowmaybeeasilyintothecomel．‘3ofthediecavity．TIlispaperanalyzesthestudysituationofspurgear、而tllprecisionplasticformingindomesticandoverseascountries，thetechnologyofcoldforgingonspurgearwithaxiallydrivencontainer,w

7、hichisbasedonthetechnologyoffloatingcavitydie，isputforwardaccordingtothecharacterofgearforming．Thestraighttoothspurgear’Smodelhasbeencreatedinthrec-dimensionalmoldingsoftwareUGbasedonitsprototype．ThemodelswhichwillbeusedinDEFORM-3Dhaveb