基于小留磨余量的軋機(jī)傳動齒輪齒面加工工藝優(yōu)化.pdf

1、鋼鐵軋制裝備與制造技術(shù)研發(fā)是增加我國鋼品附加值，提升國際競爭力的關(guān)鍵要素之一。齒輪副作為軋制新工藝與裝備研發(fā)不可或缺的環(huán)節(jié)，也是軋機(jī)生產(chǎn)線在高精度、高可靠性、連續(xù)化運(yùn)轉(zhuǎn)背景下受淬火變形影響最大的薄弱環(huán)節(jié)與瓶頸。因此開展軋機(jī)齒輪淬火變形量與熱處理方式、齒輪幾何參數(shù)之間的定量關(guān)系，甄別大模數(shù)齒輪淬火變形的主要影響工藝因素的研究，尋求淬火變形規(guī)律，以減小齒面熱處理變形量、降低加工成本，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文針對軋機(jī)

2、傳動齒輪因淬火變形而造成齒面精度下降、強(qiáng)度降低、壽命縮短的突出技術(shù)問題，依靠普通小型軋機(jī)傳動齒輪淬火變形經(jīng)驗(yàn)，已無法滿足其高精度、低成本、高效率的技術(shù)要求。本文以數(shù)值分析技術(shù)作為輔助分析手段，開展了盤形齒輪淬火變形工藝?yán)碚摲治黾皩?shí)驗(yàn)研究。其主要工作如下:
　　1、闡述了淬火過程熱傳導(dǎo)理論，基于理想狀態(tài)下的傳熱函數(shù)，建立了高度非線性冷卻過程的齒輪淬火有限分析模型，為數(shù)值分析淬火冷卻動態(tài)變化過程的理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，基于熱

3、傳導(dǎo)現(xiàn)象及材料特性，對齒輪淬火變形機(jī)理進(jìn)行分析，為后續(xù)變形規(guī)律分析提供理論支持。
　　2、開展了軋輥直徑Φ650mm粗軋齒輪箱高速級齒輪失效原因分析與其淬火過程數(shù)值分析。通過齒輪接觸強(qiáng)度、齒根彎曲強(qiáng)度校核以及斷口金相觀察，分析了輪齒斷裂的宏觀與微觀因素。實(shí)驗(yàn)表明，較大的公法線放磨量是造成齒面磨削余量大、齒面硬度降低以及齒輪壽命縮短等現(xiàn)象產(chǎn)生的直接原因。并在此基礎(chǔ)上建立了齒輪淬火過程的溫度場、熱應(yīng)力場耦合有限元模型，對影響齒輪淬火變

4、形的兩個(gè)關(guān)鍵因素（溫度場，熱應(yīng)力場）進(jìn)行了數(shù)值分析研究，并對比分析了齒頂、齒面節(jié)圓、齒根位置不同時(shí)刻的冷卻變化規(guī)律以及熱應(yīng)力分布。結(jié)合淬火實(shí)驗(yàn)與數(shù)值分析結(jié)果，驗(yàn)證并分析了較低的冷卻速度容易促進(jìn)碳化物沿奧氏體晶界析出，造成碳元素偏高呈網(wǎng)狀分布并且局部過熱、脆性增大，從而冷卻不均產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，進(jìn)而致使淬火微裂紋加倍成形。
　　3、本文開展了粗軋齒輪箱高速級齒輪齒面淬火變形規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)定量分析了齒輪齒面淬火變形規(guī)律與齒輪設(shè)計(jì)

5、參數(shù)及部分加工工藝間的動態(tài)響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明，模數(shù)及齒數(shù)是影響齒形變形以及齒向變形的兩個(gè)重要因素。在其他條件（齒數(shù)，螺旋角，齒寬）固定、模數(shù)單調(diào)增加的情況下，齒形變形量呈現(xiàn)單調(diào)增加趨勢;在其他條件（模數(shù)，螺旋角，齒寬）固定、齒數(shù)單調(diào)增加的情況下，齒輪齒形變形成形小幅增加，而齒向變形呈現(xiàn)小幅減小趨勢;同等條件（齒輪參數(shù)，加工工藝）下，齒輪齒形變形是齒面變形的主導(dǎo)因素，其變形值大于齒向變形值。
　　4、基于上述齒面淬火變形規(guī)律的研究，