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数值汽车变速器结合齿精密成形与模具关键技术

收藏本文 2024-03-07 点赞:22196 浏览:96771 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:结合齿又称带离合器齿轮的斜齿传动齿轮,多用于汽车变速箱的传动、换档设计中。目前在我国,大多数的汽车变速器结合齿均采取将结合齿齿体与花键齿圈分开切削加工后再压装在一起或者采取机加工分别加工后焊接在一起的方式来生产。这样虽基本能满足用户的利用要求,但这种策略不仅效率低、成本高,甚至有时受到结构的限制无法加工出来。这使得制造的产品与最初的设计思想有着一定的差距。结合齿之所以采取锻造工艺加工难度大,主要在于设计师为了防止在换挡历程中出现脱档的情况,在结合齿齿形部位设计了一个小角度的倒锥。而这样的结构采取传统的锻造方式既不能使之成形也无法使模具脱模。由此,针对这个难点,本论文提出了通过整体温锻结合齿齿坯,使齿形初步成形,并在此基础上对结合齿齿形进行冷精整的一种全新加工方式来制造结合齿。本论文在结合齿齿坯的温锻成形工序中提出多种不同的解决案例。通过运用有限元数值模拟软件DEFORM-3D对各工序中的多种案例进行数值模拟,然后通过比较等效应力、等效应变、成形载荷等模拟结果的变化情况对模拟数据进行浅析,以而达到对结合齿齿坯锻造工艺进行优化的效果,以便为模具优化设计提供论述依据与指导。同时在齿形的精整工序中,通过对结合齿齿高和齿厚方向的数据做比较模拟浅析,得出精整效果最好时的齿高和齿厚方向余量。并针对结合齿特殊的倒锥形齿形结构,提出了采取径向挤压倒锥成形的策略,并在此思路上设计出了一套模具案例和两种齿模结构。通过对齿部倒锥成形的历程进行比较模拟浅析,并校核了两种齿模的强度,选出了最佳案例。该案例模具结构更合理,模具的制约更容易,更有利于延长模具寿命。本论文所阐述的工艺案例不仅克服了结合齿机加工所带来的诸多不足,也探讨了目前国内的结合齿整体精锻中面对的一系列不足和难点,并对其中一些关键的不足进行了浅析和优化,尤其解决了结合齿倒锥齿形无法成形和不能脱模的难题。并在此基础上设计出结合齿成形的最佳工艺与模具结构,并通过实际生产对模拟结果进行验证,最终结果表明产品能满足利用要求。关键词:结合齿论文温锻论文数值模拟论文精整论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    1 绪论9-17

    1.1 引言9

    1.2 国内外探讨近况9-15

    1.2.1 精锻成形技术的进展近况与走势9-10

    1.2.2 汽车零部件温精锻技术近况与进展走势10-13

    1.2.3 汽车变速器结合齿生产的国内外近况13-14

    1.2.4 有限元模拟技术在金属塑性成形中的运用14-15

    1.3 课题来源及课题主要探讨内容15-17

    2 刚塑性/刚粘塑性有限元法基本论述与策略17-27

    2.1 引言17-18

    2.2 刚塑性/刚粘塑性有限元法基本论述18-20

    2.2.1 刚/粘塑性流动的基本方程18-19

    2.2.2 刚/粘塑性有限元法变分原理19-20

    2.3 热力耦合浅析的基本方程20-21

    2.4 有限元模拟浅析系统21-25

    2.4.1 有限元模拟系统的构成情况21-23

    2.4.2 有限元模拟技术在锻造与挤压领域中的运用23-24

    2.4.3 DEFORM 软件介绍24

    2.4.4 DEFORM 软件运用情况24-25

    2.5 小结25-27

    3 结合齿齿坯温锻工艺浅析、数值模拟优化及模具设计27-61

    3.1 结合齿工艺浅析27-28

    3.1.1 零件图浅析27-28

    3.2 锻造工艺案例设计28

    3.3 温锻齿坯工序设计28-29

    3.4 结合齿齿坯温锻数值模拟与优化29-48

    3.4.1 结合齿齿坯与模具三维模型的建立30-31

    3.4.2 四种案例的数值模拟比较情况与浅析31-48

    3.5 结合齿齿坯预锻模具设计48-56

    3.5.1 锻件图的制定48-49

    3.5.2 预锻模具的设计原则49-50

    3.5.3 锻件成形力的计算及设备吨位的确定50-51

    3.5.4 下料准备51-52

    3.5.5 坯料处理52

    3.5.6 模具预热52-53

    3.5.7 凸模设计53

    3.5.8 组合凹模设计53-55

    3.5.9 模具结构设计55

    3.5.10 模具材料的选择55-56

    3.6 结合齿齿坯终锻模具设计56-59

    3.6.1 凸模设计56

    3.6.2 组合凹模设计56-58

    3.6.3 模具结构的设计58

    3.6.4 模具材料的选择58-59

    3.7 小结:59-61

    4 结合齿齿形冷精整工艺浅析、数值模拟优化及模具设计61-73

    4.1 结合齿齿形浅析61

    4.2 精整的作用及分类61-62

    4.3 精整方式的确定62

    4.4 精整变形余量的确定62-63

    4.5 结合齿冷精整数值模拟63-67

    4.5.1 齿形变形量的设计63-64

    4.5.2 结合齿与模具三维模型的建立64

    4.5.3 模拟参数的设置64

    4.5.4 结合齿齿坯模型比较模拟浅析64-66

    4.5.5 模拟结果浅析66-67

    4.6 结合齿冷精整模具设计67-71

    4.6.1 精整压力的计算67-68

    4.6.2 精整设备的选择68-69

    4.6.3 凸凹模与装配图的设计69-70

    4.6.4 模具材料的选择70-71

    4.7 小结:71-73

    5 结合齿倒锥齿形成形工艺浅析、数值模拟优化及模具设计73-83

    5.1 结合齿倒锥齿形成形工艺浅析73-75

    5.1.1 倒锥齿形成形案例的提出74-75

    5.2 结合齿倒锥齿形成形数值模拟75-77

    5.3 齿模强度校核77-79

    5.3.1 案例一齿模强度校核77-78

    5.3.2 案例二齿模强度校核78-79

    5.4 结合齿倒锥齿形成形模具设计79-81

    5.4.1 结合齿径向冷挤压挤压力的计算及设备的选择79-80

    5.4.2 结合齿径向冷挤压模具设计80-81

    5.5 小结:81-83

    6 结合齿齿坯的检测与浅析83-87

    6.1 尺寸检测结果83

    6.2 金相组织浅析83-84

    6.3 试件的低倍流线浅析84

    6.4 试件硬度浅析84-85

    6.5 小结85-87

    7 结论与展望87-89

    致谢89-91

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