從動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究.pdf

1、分類號：密級UDC：10407學(xué)號：K271碩碩碩碩士士士士學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)位位位位論論論論文文文文年月日從動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究從動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究從動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究從動螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究Thewholemanufacturingprocesssimulationanalysisofdrivenspiralbevelgearblankr

2、esearchonmoldlife學(xué)位類別：全日制工程碩士作者姓名：王霞學(xué)科、專業(yè)：機械工程指導(dǎo)教師：劉贛華副教授研究方向：螺旋錐齒輪加工技術(shù)及模具CADCAECAM摘要I摘摘摘摘要要要要從動螺旋錐齒輪是汽車車橋的一個重要零件，近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的繁榮，從動螺旋錐齒輪毛坯的需求量越來越高。與傳統(tǒng)的齒輪毛坯開、閉式模鍛生產(chǎn)工藝相比，輾環(huán)工藝生產(chǎn)大型從動螺旋錐齒輪毛坯，具有設(shè)備噸位小、工作環(huán)境好、材料利用率和生產(chǎn)率高等多方面的優(yōu)點。磨損失

3、效和疲勞失效是從動螺旋錐齒輪毛坯閉式模鍛模具失效的兩種主要形式。由于成形過程中模具的應(yīng)力有著復(fù)雜的變化，目前對于齒輪毛坯模具的失效機理和原因缺乏深入細致的研究。對從動螺旋錐齒輪毛坯的輾環(huán)生產(chǎn)工藝全過程進行仿真研究，尤其是輾環(huán)過程，這對于環(huán)形齒坯類零件生產(chǎn)效率的提高及其工藝設(shè)計周期的縮短具有重要意義，這將大為減輕設(shè)計人員的勞動強度，進一步提高企業(yè)的設(shè)計效率和生產(chǎn)能力。成形過程中影響熱鍛模失效的因素，這也是一個值得考量的問題，對于延長模具壽

4、命有重要意義。文中采用的從動螺旋錐齒輪毛坯輾環(huán)生產(chǎn)工藝流程：帶鋸機棒材下料—感應(yīng)電爐加熱—空氣錘鐓粗沖孔校形—輾擴機輾擴成形—模鍛機模鍛。采用三維有限元軟件Defm3d對從動螺旋錐齒輪毛坯進行制造全過程仿真，結(jié)果顯示成形良好，無不良缺陷，這可為同類環(huán)件工藝和模具設(shè)計提供參考。針對生產(chǎn)全過程中的重要步驟——輾環(huán)，研究了預(yù)制件高度對能耗和輾環(huán)后鍛件質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示高度較小的預(yù)制件總體能耗較小，得到的環(huán)件凹坑缺陷也更小。針對閉式熱模鍛模具

5、的磨損失效，本文基于Defm仿真平臺，運用正交實驗方法研究了模具硬度、鍛壓速度、模具預(yù)熱溫度和坯料初始溫度對上、下模具成形載荷和磨損量的影響，在此基礎(chǔ)上對其進行了極差分析和方差分析，可得最優(yōu)的成形參數(shù)，進行了驗證實驗并估算了模具的磨損壽命，模擬結(jié)果與工廠熱鍛模實際壽命相符。針對閉式熱模鍛模具的疲勞失效，本文采用彈塑性有限元模型分析閉式模鍛過程模具的應(yīng)力分布，模擬結(jié)果顯示應(yīng)力集中較嚴重，從模擬結(jié)果來看，最大等效應(yīng)力峰值出現(xiàn)在模具小圓角附近

6、，容易導(dǎo)致模具小圓角部位的疲勞失效。這與生產(chǎn)中的實際情況相吻合，說明模擬結(jié)果可靠。采用不同的模腔幾何形狀參數(shù)和成形工藝參數(shù)進行模擬，分析了不同參數(shù)對模具應(yīng)力場和溫度場的影響。在此基礎(chǔ)上采用局部應(yīng)力—應(yīng)變方法建立起與模具應(yīng)力緊密相關(guān)的疲勞壽命估算模型并計算了模具的疲勞壽命。模具FEM分析與壽命估算模型的建立，使模具疲勞壽命估算有理論可依，估算結(jié)果可以定性的判斷模具設(shè)計的優(yōu)劣，為模具開發(fā)和企業(yè)生產(chǎn)提供參考依據(jù)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：：：