從動(dòng)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(dòng)螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究從動(dòng)螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究從動(dòng)螺旋錐齒輪毛坯制造全過程仿真及模具壽命的研究從動(dòng)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(jī)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(dòng)螺旋錐齒輪是汽車車橋的一個(gè)重要零件，近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的繁榮，從動(dòng)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(dòng)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(diǎn)。磨損失

3、效和疲勞失效是從動(dòng)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(jī)理和原因缺乏深入細(xì)致的研究。對從動(dòng)螺旋錐齒輪毛坯的輾環(huán)生產(chǎn)工藝全過程進(jìn)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(jì)周期的縮短具有重要意義，這將大為減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高企業(yè)的設(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)螺旋錐齒輪毛坯輾環(huán)生產(chǎn)工藝流程：帶鋸機(jī)棒材下料—感應(yīng)電爐加熱—空氣錘鐓粗沖孔校形—輾擴(kuò)機(jī)輾擴(kuò)成形—模鍛機(jī)模鍛。采用三維有限元軟件Defm3d對從動(dòng)螺旋錐齒輪毛坯進(jìn)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(jì)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(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)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(jìn)行了極差分析和方差分析，可得最優(yōu)的成形參數(shù)，進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)并估算了模具的磨損壽命，模擬結(jié)果與工廠熱鍛模實(shí)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(yán)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(shí)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(jìn)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(jì)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(jì)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：：：