齿条冷滚打变形过程分析.pdf

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1、分类号UDC密级学号1108020119硕士士学学位位论论文文齿条冷滚打变形过程分析赵晓明学科门类:工学学科名称:机械制造及其自动化指导教师:李言教授申请日期:2014年3月摘要论文题目:齿条冷滚打变形过程分析学科专业:机械制造及其自动化研究生:赵晓明签名:指导教师:李言教授签名:摘要高速冷滚打作为一种新型的精密塑性成形技术,以耗材少、耗能低、污染小、效率高,加工出的产品性能好等特点而得到了较快的发展,在渐开线花键、丝杠、齿轮的加工中已经逐步应用,本文针对齿条冷滚打变形过程进行研究。依据金属塑性理论,研究成形过程

2、中影响金属流动和齿槽轮廓形态的因素;分析齿条冷滚打运动关系和高速冷滚打原理,设计出齿条冷滚打专用装置;对逆滚打和顺滚打从工件的表面质量、工作效率、经济效益等方面进行对比分析。在分析冷滚打成形原理和有限元理论的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,建立了齿条冷滚打分析模型,对齿条冷滚打成形过程进行分析;选取已成形齿槽截面上的不同单元格,分析单元格在X、Y、Z方向的等效塑性应变及应力情况;同时在齿槽截面上建立不同路径,分析应力沿路径的变化趋势;推导出单次冷滚打时间,并对滚打过程中工件上的受力进行仿真分析。依据ABA

3、QUS中的仿真结果,用齿槽宽、齿槽左、右侧凸起高度等表征参数对冷滚打成形的齿槽轮廓形态进行量化描述;同时分别从滚打轮转速、工件进给量和滚打轮倒角半径三个方面进行单因素仿真试验,分析了金属的流动规律,得到单因素工艺参数对齿槽成形轮廓的影响规律。在卧式铣床改造的冷滚打设备上进行齿条冷滚打试验,分析冷滚打过程中的滚打力和温度场分布情况;对冷滚打的硬铝和紫铜试件进行了金相和硬度的测试,得到不同材料的金相组织变化和硬度变化情况,验证冷滚打加工的可行性和优越性;根据金相试验结果,对冷滚打紫铜时齿顶出现的裂纹进行分析,从而为进

4、一步改进加工条件及工艺参数,避免缺陷的产生提供了依据。关键词:冷滚打;金属流动;齿槽轮廓;模拟仿真;试验研究本论文研究得到国家自然基金项目“功能表面高速单点累积成形机理及参数控制方法研究(项目编号:50975229)”、高等学校博士学科点专项科研基金项目“单点累积无模无约束自由成形机理及参数优化方法研究(项目编号:20116118110005)”、陕西省教育I西安理工大学硕士学位论文厅科学研究计划项目“高强度丝杆无模无约束塑性成形机理研究(项目编号:12JK0688)”、陕西省教育厅重点实验室科学研究计划项目“齿

5、轮塑性单点累积成形方法研究及试验系统开发(项目编号:12JS072)”的资助。IIAbstractTitle:AnalysisoftheDeformationProcessofRackColdRollbeatingMajor:MechanicalManufacturingandAutomationName:ZhaoXiaomingSignature:Supervisor:Prof.LIYanSignature:AbstractHighspeedcoldrollbeatingformingisanewtypeofp

6、recisionplasticformingtechnology,whichhaverapidlydevelopedwithlessmaterial,lessenergy,lesspollution,highefficiencyandgoodproductquality.Theyhavegraduallyusedintheprocessingofinvolutespline,screw,gear.weresearchthedeformationprocessaboutrackhigh-speedcoldrollb

7、eatingonabove.Accordingtothetheoryofmetalplasticity,weanalyzetheaffectedelementsofthemetalflowlawandthealveolarprofileshapeinformingprocess,andanalyzethemotionrelationshipofrackcoldrollbeatingandtheprincipleofhigh-speedcoldrollbeating.wedesignthedevicewhichus

8、edforcoldrollbeating,finishthecomparativeanalysisaboutreverserollingandorderrollingfromthesurfaceoftheworkpiecequality,workingefficiency,economicbenefit.etc.Weestablishdynamicssimulationm

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