直齒輪復(fù)合鍛造成形工藝數(shù)值模擬及虛擬現(xiàn)實仿真研究.pdf

1、切削加工齒輪的輪齒金屬纖維的連續(xù)性遭到破壞，易誘發(fā)疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力集中敏感性，產(chǎn)生疲勞裂紋，成為齒輪壽命短的主要原因。而精密鍛造成形使金屬流線沿齒形連續(xù)均勻分布，并能提高齒輪的強(qiáng)度和抗疲勞壽命，已經(jīng)得到了快速的發(fā)展。直齒輪的精密成形存在成形載荷大、齒形角隅填充不滿、模具磨損嚴(yán)重等問題，而溫冷復(fù)合成形工藝是理想的成形工藝，即保留了熱鍛和冷鍛的優(yōu)點又能改善其不足。
　　本文以鄭州機(jī)械研究所18CrNiMo7-6齒輪為對象，設(shè)計其溫冷復(fù)合

2、成形方案，并通過有限元數(shù)值模擬得到最佳工藝參數(shù)，最后在 Open Inventor中實現(xiàn)鍛造過程虛擬現(xiàn)實仿真。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）根據(jù)齒輪結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計鍛件圖形狀和尺寸，并擬定三種溫鍛成形方案并建立幾何模型，在有限元軟件 DEFORM-3D中進(jìn)行數(shù)值模擬，對比分析三種方案的速度場、成形載荷、模具磨損、等效應(yīng)力場的情況，得出浮動凹模雙向鐓擠是最佳成形方案。
　?。?）根據(jù)齒輪成形過程特點對溫鍛結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在齒頂上下

3、端面增設(shè)分流槽，降低填充上下角隙的載荷，改善模具受力情況，并通過數(shù)值模擬對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗證。對溫鍛過程的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果得到坯料最佳溫鍛溫度850℃，模具預(yù)熱溫度300℃，摩擦系數(shù)0.1。
　?。?）設(shè)計冷精整方案及模具結(jié)構(gòu)。由于冷精鍛屬于小變形過程，彈性變形不可忽略，根據(jù)胡克定律計算鍛件的彈性變形量，即為最小冷精整量。利用有限元法分析不同精整量對鍛件成形結(jié)果的影響，以成形載荷和模具磨損為衡量指標(biāo)，得到最佳精整余