汽车从动螺旋伞齿轮坯铸辗复合工艺的数值模拟研究

作     者：朱京 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李达;王占林

授予年度：2016年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：从动螺旋伞齿轮坯 铸辗复合工艺 数值模拟 成形规律 工艺优化 

摘      要：随着我国汽车行业的快速发展,汽车主减速器从动螺旋伞齿轮作为零部件中关键的传动件,需求量也与日俱增,同时对品质的要求也逐渐提高。目前从动螺旋伞齿轮坯往往采用热模锻或者摆动辗压进行生产,但是这两种工艺方法对模具寿命要求较高,因此相应的生产成本也提高了,并且它们只适用于生产小型齿轮环坯。本文提出了采用铸辗复合成形工艺生产从动螺旋伞齿轮坯。辗环成形又称旋转精密成形,作为一种局部加载的连续成形过程,显著降低了生产设备的吨位和成本,并且通过多次变形优化环坯的组织与性能,愈合、修复铸造缺陷。通过砂型铸造制坯,有效的避免了传统锻造制坯工艺材料利用率低的缺点,缩短工艺流程,减少了能源消耗与排放。因此从动螺旋伞齿轮坯铸辗复合工艺具有较高的实际应用价值。本课题研究的对象是某型汽车从动螺旋伞齿轮坯。首先根据锻件图反向设计出旋转精密成形工艺方案,并利用DEFORM-3D软件对旋转精密成形过程进行数值模拟分析论证了方案的可行性、优越性和成形过程中变形、传热以及微观组织演变的规律;当铸态从动螺旋伞齿轮坯锥度不同时,齿轮坯与孔型接触方式也不同,因而对旋转精密成形工艺有重要影响。本文对比分析了不同端面锥度对铸态从动螺旋伞齿轮坯在旋转精密成形过程中成形力、应力应变场、金属流动规律、温度场以及微观组织演变的影响,确定了最佳的锥度;根据铸态从动螺旋伞齿轮坯材料、结构特点、生产规模以及成本确定了砂型铸造工艺并设计了侧向切入式浇注方案和中心顶注切入式浇注方案。利用Anycasting软件对两种方案的充型、凝固过程以及铸造缺陷进行有限元模拟分析,确定了最佳的浇注方案;通过模拟分析不同浇注温度和浇注速度情况下铸件的缩松缩孔以及残余空气分布,确定了最佳的浇注温度和浇注速度,优化了工艺参数,获得质量最佳的铸态从动螺旋伞齿轮坯。