直齿轮冷锻成形技术及其数值模拟研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文直齿轮冷锻成形技术及其数值模拟研究姓名：杨保年申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：刘全坤;史翔2002.6.28摘要直齿圆柱齿轮是汽车及机械行业中应用极为广泛的重要传动零件，其形状复器，材质、尺寸精度、表面质量及综合机械性能均要求很高。本文以直齿轮冷锻成形作为研究对象，开展直齿轮冷锻成形工艺与成形过程的数值模拟研究，对于#富和发展冷锻成形工艺理论与技术，提高直齿轮零件冷精锻成形工艺设计水平和成形件质量，优化模具结构参数具有重要意义。直齿轮的冷锻成形，属于复杂的三维变形，多种因素影响齿轮的成形和精度。奉丈利用

2、弹塑性有限元分析软件ANSYS对成形过程进行了数值模拟，分析研究了分流口直径大小对成形过程中的成形力和齿形充填性的影响；提出了凸模端面形状函数概念，并具体分析了端面形状函数对齿形充填性和材料变形不均匀性的影响；获取了成形过程中的应力应变场、位移场及金属流动情况，分析了变形规律，探讨了主要因素对齿轮成形和精度的影响，对直齿轮冷锻成形工艺及模具设汁起到了重要的指导作用。在数值模拟分析结果的基础上，应用精密塑性成形理论，对直齿轮的冷锻成形工艺和模具结构进行了合理设计。指出运用锻造分流原理是有效降低工作载荷的重要途径，采用带倾角凸模可以大大改善齿轮

3、锻造过程中齿形径向充填性问题。最后，利用坐标网格法对成形过程金属变形的流动情况进行了实验验证，说明了成形工艺方案的可行性和合理性。关键词：直齿轮、冷锻、数值模弘分流／。／。7。L／7AbstractSpurgearswithcomplicatedshapesareimportantdrivepartsappliedwidelyin!heautomobileandmechanicalindustry．Therefore．highmaterialquality．dimensionprecision，surfacequalityandcombin

4、ationmechanicalpropertiesshouldbeattended．Inthispaper,takenthespur-gear’Scoldforgingastheresearchsubject，theforminglechnologyandthenumericalsimulationoftheformingprocessarestudied，whichisimportanttoenrichanddevelopthetheoryandtechniqueofthecoldforgingandimprovetheformingde

5、signlevelofspur—gearparts’cold—and-preciseforging．Thecoldforgingofthespurgearisacomplicatedthree-dimensionalforming．anditsprocessandprecisionareinfluencedbymanyfactors．Theelastic-plasticfinite—elementanalysisapplicationsoftwareANSYSisusedtonumericallysimulatetheformingproc

6、ess，analyzeandstudytheinfluenceofdivided·flowmouthdiametersizeontheformingforceandthegearfillingproperty．Then，theconceptofend-faceshapefunction&malepunchispresented，andtheimpactofend—faceshapefunctiononthegearfillingpropertyandthematerialnon-uniformityofformingwereanalyzed

7、．Furthermore，thestressfield．strainfield，displacementfieldandmetal’sflowingstatewereobtained；theformingregularityandtheimpactofmainfactorsontheformingprocessandprecisionofthegearwerestudied．whichplayaleadingroleintheformingprocessanddiedesignforthespur—gearcoldforging．Based

8、ontheanalyticresultsofthenumericalsimulationandapplyingthepreciseplasticformingtheory，the