文档介绍：论文分类号 TG386 单位代码 10183
密级内部研究生学号 2990725
吉林大学
硕士学位论文
轿车差速器行星齿轮冷闭塞锻造数值模拟及工艺实验研究
The Research on Numerical Simulation and
Technological Experiment of Cold Closed-Die Forging of
Bevel Gear used in Car Differential
作者姓名: 董蕾
专业:材料加工工程
导师姓名杨慎华教授
及职称寇淑清副教授
论文起止年月:2000 年 9 月至 2002 年 2 月
提要
轿车复杂零件冷闭塞锻造技术是国际上九十年代初出现的精密塑性加工最
新技术,是计算机技术、新材料技术、精密加工和测量技术与传统塑性成形相结
合的产物,是世界塑性加工技术发展的重要方向。自日本最早研究开发本项新技
术以来,已在轿车复杂零件大批量生产中应用。
本文所研究的课题是吉林省科委重点科技攻关项目“轿车复杂零件冷闭塞锻造成套技术
研究”的主要研究内容,论文针对轿车差速器行星齿轮的闭塞锻造工艺研究这一内容,主要
完成了以下工作:
应用造型软件 Pro/E 采用背锥原理对直齿圆锥齿轮进行了实体造型,再反推出模具的上
下凹模型腔曲面形状,确定出模具及毛坯的三维实体造型,为下一步的数值模拟做好基础准
备。
首次利用 DEFORM 有限元分析系统对轿车差速器行星齿轮冷闭塞锻造过程进行了数值模
拟。模拟结果对于探索、研究轿车高精度复杂齿形零件冷闭塞锻造成形过程金属流动规律,
指导模具设计与实用化工艺研究具有重要作用。
本文对轿车差速器行星齿轮进行了钝铝的冷闭塞锻造工艺实验研究。研究结果验证了数
值模拟结果的可靠性。在国内首次采用自行研究开发的冷闭塞锻造技术,精锻出了轿车差速
器行星齿轮精锻件。
本文的初步研究成果对于指导轿车复杂零部件的冷闭塞锻造技术的工程化应用,实现轿
车复杂零件制造精密化、优质化、高效化、低成本的目标具有重要的意义。
目录
提要
第一章绪论 1
§ 引言 1
§ 国内外冷精密锻造技术的发展现状 2
§ CAD/CAM/CAE 技术应用现状 4
§ 选题意义及主要研究内容 6
选题意义 6
主要研究内容 7
第二章三维有限元数值模拟理论及相关技术 9
§ 引言 9
§ 刚塑性/刚粘塑性流动理论的基本方程 9
基本假设 9
塑性力学基本方程 9
§ 刚塑性/刚粘塑性材料的变分原理 10
§ 三维刚塑性/刚粘塑性有限元求解列式 11
刚塑性有限元法的求解步骤 11
三维刚塑性有限元法求解列式的推导 12
§ 接触算法和摩擦模型 14
模具表面几何描述方法 14
接触搜索 15
接触约束处理 16
摩擦模型 17
§ 材料的流动应力模型 18
第三章差速器行星齿轮三维实体造型 19
§ 三维实体造型软件介绍 19
§ 直齿圆锥齿轮几何尺寸计算公式 20
§ 直齿圆锥齿轮造型过程 21
背锥原理 21
直齿圆锥齿轮实体造型 22
第四章差速器行星齿轮闭塞锻造数值模拟 25
§ DEFORM 软件功能介绍 25
§ 数值模拟流程及技术处理 26
数值模拟流程图 26
技术参数选择 26
实体定义与网格划分 27
技术问题处理 28
§ 数值模拟结果及分析 29
变形过程分析 29
变形速度场分析 32
应力应变分析 36
模具受力分析 39
§ 小结 42
第五章冷闭塞锻造工艺实验研究与验证 43
§ 产品选择 43
§ 冷闭塞锻造工艺方案的确定 43
工艺设计的主要内容 43
工艺流程设计 45
§ 模具设计 45
冷闭塞锻造成形工艺特点 45
液压模架系统 45
模具结构与设计 45
模具制造与加工 48
§ 差速器行星齿轮冷闭塞锻造工