新型齿轮冷滚打方法的研究及工艺分析

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齿轮冷滚打技术是利用金属的塑性通过运动工具的击打成形而实现齿轮加工的一种成形技术,该方法成形力小,成形过程柔性高,齿轮综合性能好,是一种新型成形工艺方法,在国外已有应用,而国内的研究还很有限,本文提出了一种基于展成原理的冷滚打方法,并对该方法的关键问题进行研究,具有重要的理论和实用价值。  进行了齿轮冷滚打运动学分析,计算出齿轮冷滚打时打轮安装角,分析了冷滚打过程中的运动关系;根据金属冷塑性成形过程中体积不变原理,给出了渐开线齿轮冷滚打时毛坯直径的计算方法;并对滚打轮的结构进行了初步的分析和设计。  进行了C++对PRO/E的二次开发,完成了齿轮冷滚打运动学仿真插件的设计,从理论上证明了这种齿轮冷滚打技术的可行性;通过MATLAB工具,对仿真结果进行离散化处理,获得了成形结果与标准渐开线齿廓间的误差;利用仿真插件及误差计算程序,分析了打轮的回转半径及打轮直径的大小对成形结果的影响。  通过对齿轮冷滚打过程分析,建立了冷滚打过程数学建模,利用空间齿轮啮合原理计算了啮合接触线方程,并通过几何关系计算出滚打轮相对于渐开线齿形部分的齿廓曲线。  利用ABAQUS中的Explicit求解器,对齿轮冷滚打过程进行了有限元仿真,得到了冷滚打过程毛坯的应力应变分布情况,分析出了最大应力出现的部位;分析了滚打轮与毛坯之间的摩擦对齿轮冷滚打成形过程中材料轴向滑移的影响。  利用自制的滚打头,在滚齿机上进行齿轮冷滚打实验,分析了齿轮冷滚打成形过程对金属组织及冷打齿轮性能的影响,得到了齿坯在冷滚打过程中的金属流动规律及齿坯表面硬化的分布情况;根据金相组织测试结果分析了冷滚打成形过程中的容易产生的成形缺陷,从而对齿轮冷滚打工艺的进一步改进,防止成形缺陷的产生,有很好的参考价值。
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