畢業(yè)論文錐齒環(huán)精鍛成形工藝

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1、第1章緒論1.1研究來源本課題所研究的對象是錐齒環(huán)精鍛成形工藝。來源于東風汽車公司變速箱有限公司的輕型車變速箱中的二檔同步器錐齒環(huán)精鍛的要求。目標是采用精鍛成形工藝精鍛出該錐齒環(huán)的齒形，取代目前的普通開式模鍛制坯和齒形的部分或全部切削加工工藝，提高零件的綜合性能，節(jié)材節(jié)能，節(jié)省機電加工費用，降低成本。21世紀是信息的時代,計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將滲透到社會生活的各個方面,包括產(chǎn)品的設(shè)計、制造過程。在這個背景下,利用計算機來模擬現(xiàn)實世界的技術(shù)將得到充分的發(fā)展。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)的飛速發(fā)展和對塑性成形規(guī)律的深入研究，塑性加工過程的有限元模擬技術(shù)近年來取得了很大的

2、進展。通過模擬，不僅能獲得塑性加工過程中工件和模具的位移場、速度場、應變場、應力場和溫度場，還能預測工件微觀組織和性能的變化。利用計算機圖形技術(shù)將這些分析結(jié)果直觀地呈現(xiàn)在研究設(shè)計人員面前，使他們能通過研究虛擬的塑性成形過程來檢驗工件的最終形狀、尺寸是否符合設(shè)計要求，是否會產(chǎn)生折疊、裂紋和充不滿等缺陷,根據(jù)金屬微觀組織的變化預測產(chǎn)品的使用性能；還能根據(jù)模具的受力狀況校核其強度、剛度，預測模具的磨損,確定壓力機壓下量的補償值等。通過對塑性加工過程的模擬,可以在塑性加工工藝設(shè)計和模具設(shè)計初步方案完成后立即對其可行性進行檢驗,并提供修改方案所需的詳盡資料。經(jīng)模擬檢驗

3、后,再完成詳細設(shè)計并進行模具制造。這樣，就能從根本上改變以往由于缺乏對塑性加工過程的科學分析手段而只能憑經(jīng)驗設(shè)計模具,通過反復的工藝試驗修改模具和工藝參數(shù)的狀況，極大地降低了生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品交貨期。加工過程模擬與人工智能技術(shù)相結(jié)合,將成為塑性加工中設(shè)計和制造智能化的有力工具。塑性加工過程模擬在工業(yè)發(fā)達國家已進入實用階段,如美國三大汽車公司在汽車覆蓋件模具設(shè)計制造中，都要求在設(shè)計完成后必須經(jīng)過計算機模擬檢驗，才能投入試驗軟模的制造。這樣可以大大節(jié)省制造試驗軟模的昂貴費用和試驗周期，其經(jīng)濟效益非常明顯?；谟邢拊ǖ臄?shù)值模擬仿真技術(shù)已有幾十年的歷

4、史，數(shù)值模擬仿真技術(shù)已經(jīng)成為塑性加工領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，它將對金屬塑性成形技術(shù)的進步產(chǎn)生巨大的推動作用。精鍛工藝屬于金屬塑性加工的先進工藝，具有生產(chǎn)率高、節(jié)約原材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點。近年來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，精鍛技術(shù)也取得了巨大的進步。本文中先利用模具Pro/E-36-技術(shù)對錐齒環(huán)進行三維實體建模，并進行翻模、修改模具，然后應用精鍛理論、數(shù)值模擬仿真技術(shù)等對錐齒環(huán)的成形工藝過程進行了數(shù)值模擬仿真分析。研究了金屬在成形過程中各種場變量的變化，預測金屬流動趨勢，優(yōu)化其成形工藝及設(shè)計參數(shù)，利用模擬優(yōu)化結(jié)果進行生產(chǎn)實驗，并將數(shù)值模擬結(jié)果與生

5、產(chǎn)試驗結(jié)果進行比較，提出了改進措施。通過本課題的研究，將精鍛理論，數(shù)值模擬仿真技術(shù)及模具CAD/CAM技術(shù)結(jié)合起來，以達到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高模具壽命、降低成本等目的。對于制造業(yè)來說，21世紀的競爭核心將是新產(chǎn)品的競爭。如何實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、短周期的新產(chǎn)品的開發(fā)，正是贏得這一競爭的關(guān)鍵。為了提高錐齒環(huán)的綜合機械性能和使用壽命，達到節(jié)能降耗、降低成本的目的，擬采用基于剛粘塑性有限元法的數(shù)值模擬仿真技術(shù)對其成形過程進行研究。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和預測1.2.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀精密成形技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)而發(fā)展起來的一種少無切削的新工藝

6、。精密成形技術(shù)是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工（近凈成形技術(shù)或凈成形技術(shù)），就可用作機械構(gòu)件的成形技術(shù)。全國的地方鍛造廠、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了一些采用精密成形技術(shù)，生產(chǎn)附加值高的精密鍛件的鍛造廠。這些廠設(shè)備先進，大多引進關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)，并擁有先進的模具制造設(shè)備。但是，精密成形技術(shù)在我國的應用范圍、所達到的精度等級，在汽車(尤其是輕、轎)鍛件中所占比例，工藝、設(shè)備及其配套技術(shù)方面，與汽車工業(yè)發(fā)達國家相比有很大差距。在轎車、輕型車的高精度鍛件方面，生產(chǎn)工藝、裝備及所產(chǎn)鍛件能達到轎車、輕型車要求的，為數(shù)不多。轎車國產(chǎn)化，都面臨著轎車高精度鍛件的精化攻關(guān)。

7、國外汽車工業(yè)發(fā)達國家，采用精密成形技術(shù)生產(chǎn)的汽車鍛件占有很大的比重，水平最高，研究開發(fā)出節(jié)能節(jié)材、精化鍛件、減少和代替切削加工的許多專用技術(shù)、設(shè)備、模具裝置、模具制造技術(shù)等等，包括許多專用成套技術(shù)和專利技術(shù)。近年來,錐齒環(huán)的制造技術(shù)在國外的發(fā)展,主要表現(xiàn)在兩個方面：采用新型材料,采取新型成型工藝設(shè)備，但由于材料成本較高，成形工藝復雜，因此所生產(chǎn)零件的成本相對較高。1.2.2新領(lǐng)域的發(fā)展-36-從七十年代初劃開始，計算機在體積成形中的應用日益增加。迄今為止，其應用還局限于少數(shù)制件的CAD/CAM/CAE系統(tǒng)。諸如美國伯特爾-哥倫布實驗室在這方面做了大量的工作，

8、推出了錐齒輪精鍛模CAD/CAE系統(tǒng)、葉片類模鍛CA