直齿圆柱内齿轮精密成形初步研究

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1、分类号：.密级：uDC：学号：405906312079南昌大学硕士研究生学位论文直齿圆柱内齿轮精密成形初步研究PreliminaryStudyonPrecisionFormingofSpurInternalGear符辉培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：张如华教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：材料加工工程论文答辩日期：2015年5月24日2015年月日学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人

2、已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）:签字曰期：年月巧，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研宄所和中

3、国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名（手写导师签名（手写）：签字日期年t月>1日签字日期年摘要摘要直齿圆柱内齿轮（以下简称内齿轮）是机械传动中的典型零件，其尺寸精度要求高，强度要求好。传统的切削加工由于破坏了金属的纤维流线，导致轮齿强度和疲劳寿命不够高，同时材料利用率低、成本高。采用精密成形方式是解决这些问题的有效方式。根据已有的模锻、挤压、旋压等内齿轮精

4、密成形工艺研究，本文提出了圆环坯料“预劈挤+反向终劈挤”内齿轮两步劈挤成形工艺。本研究以齿数18、模数3、齿宽30mm的渐开线内齿轮作为研究对象，用内径52mm，外径80mm，高度30mm的圆环坯料进行劈挤研究，通过三维建模、数值模拟优化、物理实验，最终得到了符合要求的铅制件。主要研究工作为预成形模具优化、数值模拟实验规律总结及物理实验与数值模拟结果对比。通过研究得出：用劈刃倾角和劈分角均为60º的劈楔，一步劈挤内径52mm，外径80mm的圆环坯料时，当劈刃侧面夹角φ≤80º，径向劈入深度h0≥3.4mm时可以避免产生折叠。但一

5、步劈挤无法避免端面塌角缺陷且容易出现齿顶欠充满。采用两步成形工艺。确定预成形件周向凹凸，呈浅齿状，劈出端具有一定高度隆起，且径向直径小于劈入端。模拟优化得出预成形主要参数：劈入端齿顶圆直径D1=Ø47.6，齿根圆直径d1=Ø50.6；末端齿顶圆直径D2=Ø51.6，齿根圆直径d2=Ø59.6；端面预留金属高度△B=5mm，预留径向宽度△D=6mm，预成形凸模成形端劈入深度8mm，凸模劈刃倾角θ=80º。根据最优的模拟结果制造实物模具进行物理实验，制作铅坯料；预成形阶段凸模下行，坯料被劈分，劈出端开始成形隆起轮廓，劈入端成形坯料与

6、齿形之间的起伏过渡轮廓，当劈入深度为39mm时得到合格的预成形件；将预成形件劈出端朝上置于终成形模具，凸模完全穿透凹模后得到了合格的内齿轮工件。研究表明，内齿轮一步劈挤在合理的模具结构参数下可以避免产生折叠，但是无法消除端面塌角缺陷，且齿顶不容易填充饱满。通过劈挤预成形可以弥补端面塌角，齿顶填充不满问题，同时能降低成形力，最终获得齿廓清晰、齿顶填充饱满的内齿轮工件。两步劈挤成形工艺具有成形力小，模具简单，设备动作要求简单等优点，且为大模数多齿数内齿轮精密成形提供了可能。关键词：内齿轮；精密成形；劈挤；数值模拟；物理实验IABST

7、RACTABSTRACTSpurofinternalgear(hereinafterreferredtoasinternalgear)ispartoftypicalmechanicaltransmissions,whichrequireshighdimensionalaccuracyandgoodstrength.Theworkpiecemadebytraditionalcuttinghaspoorpropertybecausethefibersaredestroyed,bothexistinglowmaterialutiliz

8、ationrateandhighcostissues.Usingprecisionshapingapproachisaneffectivewaytosolvethoseproblems.Accordingtotheexistingforging,extrusio