直齒錐齒輪等溫鍛造工藝數(shù)值模擬及精度控制研究.pdf

1、等溫鍛造是一種在模溫和料溫相近甚至相同的條件下，以較低應(yīng)變速率進行模鍛的近凈成形工藝。該工藝可以顯著提高材料的塑性甚至使材料達到超塑性，從而實現(xiàn)形狀復雜的鍛件一次性模鍛成形，同時具有成形載荷小，鍛件無殘余應(yīng)力、組織均勻且精度高等優(yōu)點。
　　本文的研究對象是某汽車差速器的行星齒輪，主要的研究工作包括以下幾個方面:20CrMnTi高溫流變行為的研究及本構(gòu)模型的建立、等溫鍛造成形工藝方案的確定、錐齒輪等溫鍛造數(shù)值模擬及分析、錐齒輪等溫鍛

2、造精度控制的研究。
　　首先，通過Gleeble-3500試驗機對齒輪材料20CrMnTi進行熱壓縮模擬試驗，獲取該材料在高溫變形中的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)以及淬火后的微觀組織。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分析20CrMnTi的高溫流變行為并基于Arrhenius-type方程和Zener-Hollomon參數(shù)建立20CrMnTi的本構(gòu)方程。為提高本構(gòu)方程的精度，本文考慮應(yīng)變補償并提出一種模型修正方法，即引入一個與溫度和應(yīng)變速率有關(guān)的系數(shù)K(T，(ε))

3、。
　　其次，對錐齒輪進行工藝性分析并確定等溫鍛造成形工藝方案，包括:鍛件圖的制定、模鍛錘段位的計算和設(shè)備的選擇、算料和下料、加熱方式的選擇、潤滑和后處理方案的確定以及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
　　然后，借助于DEFORM-3D軟件模擬錐齒輪等溫鍛造過程，分析成形過程中的成形載荷變化、金屬流動規(guī)律、應(yīng)力應(yīng)變分布、填充等信息。同時借助正交試驗，研究高徑比、連皮厚度、連皮位置、成形溫度和速度對成形載荷的影響，并以成形載荷最小為優(yōu)化指標獲