弧齒錐齒輪精鍛模具設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、齒輪精密成形具有材料利用率、生產(chǎn)率高，生產(chǎn)出的齒輪抗疲勞性能好，成本低等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)外齒輪制造行業(yè)正在不斷研究開發(fā)的新技術(shù)。弧齒錐齒輪的齒面曲線為螺旋線，精鍛成形時(shí)，材料流入齒型腔的路線為曲線，因而成形難度大、脫模困難，其精鍛成形工藝尚處于研發(fā)階段。針對(duì)目前我國(guó)齒輪工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，開展弧齒錐齒輪精鍛模具設(shè)計(jì)、分析等相關(guān)研究具有極為重要的理論意義，為此本文開展了以下工作。
　　(1)精鍛模具設(shè)計(jì)及脫模分析。弧齒錐齒輪的脫模過程是邊旋

2、轉(zhuǎn)邊垂直運(yùn)動(dòng)，在脫模過程中依靠齒面間產(chǎn)生接觸力進(jìn)行脫模，根據(jù)弧齒錐齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了軸承式模具結(jié)構(gòu)以使齒輪能順利脫模。本文通過脫模過程中齒面上接觸力的大小，利用動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS對(duì)弧齒錐齒輪進(jìn)行脫模分析，從而判斷弧齒錐齒輪精鍛成形后脫模的可行性，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)脫模力的影響，為指導(dǎo)弧齒錐齒輪精鍛脫模奠定基礎(chǔ)。
　　(2)精鍛模具溫度場(chǎng)分析。在成形過程中模具與坯料之間的熱交換、坯料變形及坯料模具表面之間的摩擦引起表層溫度升

3、高對(duì)模具壽命有十分重要的影響。對(duì)精鍛過程中模具溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析，探討了工藝參數(shù)對(duì)模具溫度的影響，建立了鍛壓速度、模具初始溫度、摩擦系數(shù)、坯料溫度與模具溫度的曲線關(guān)系。
　　(3)精鍛模具等效應(yīng)力場(chǎng)分析。在閉式精鍛時(shí)，合理設(shè)計(jì)齒模結(jié)構(gòu)能有效降低成形載荷，減少模具的等效應(yīng)力，提高模具壽命。對(duì)精鍛時(shí)兩種齒模結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析和模擬計(jì)算，分別得出兩種結(jié)構(gòu)對(duì)模具等效應(yīng)力分布的影響。
　　(4)精鍛模具磨損分析。精鍛成形是在高溫、高壓環(huán)境

4、下，模具與坯料間產(chǎn)生激烈的摩擦引起模具磨損，在精鍛成形過程中模具壽命因磨損而失效的情況超過70％。因此，對(duì)模具的磨損進(jìn)行分析是有必要的。利用Archard模型對(duì)模具的磨損情況進(jìn)行了有限元分析，探討了工藝參數(shù)對(duì)模具磨損量的影響，建立了鍛壓速度、摩擦系數(shù)、模具初始硬度與模具磨損的曲線關(guān)系。
　　(5)精鍛模具壽命預(yù)測(cè)。在鍛壓過程中，模具表層溫度升高后，對(duì)其表層硬度、材料特性有重要的影響，因而在精鍛成形時(shí)計(jì)算模具的磨損必須考慮溫度因素的