直齿圆柱齿轮镦挤胀挤复合成形的物理模拟和数值模拟

论文摘要

我的研究生阶段学习和学位论文工作是按照我的导师宋玉泉教授所提出的“科、教、产一体化”培养模式进行的。“科”是指科学研究,本论文是与吉林省科技厅重点发展计划项目“汽车用圆柱圆锥直齿轮滚轧和挤压精成形设备研制”(批准号:20030311)密切相关,而且是吉林大学超塑性与塑性研究所“圆柱直齿轮塑性成形”中试生产线关键工艺的一个组成部分;“教”是指人才培养,本人已顺利完成了研究生课程学习、论文开题报告,在导师的指导下,在学位论文工作中的资料搜索、文献综述、技术路线的论证和分析以及论文书写等方面,培养和锻炼了独立分析问题、解决问题的能力;“产”是指面向经济建设,要对生产力的发展有所贡献,本论文要结合科研项目完成“直齿轮生产线”的开发,这部分将在我的论文主要结果中有所体现。本论文“圆柱直齿轮镦挤、胀挤复合精成形的物理模拟和数值模拟”是以我导师宋玉泉教授的思想“彩色层状陶土塑泥试样的制备”以及我的导师的发明专利“上下均为双动的可调式液压机”为依托,以某一种圆柱直齿轮为研究对象,针对直齿轮生产中存在的齿轮齿顶难以充满及齿根易拉裂等问题,提出三种不同的方案,分别进行数值模拟,揭示了金属在整个变形过程中的流动规律,及对三种方案所需载荷的大小进行分析比较,得到镦挤胀挤复合成形的成形力较小。最后利用物理模拟对数值模拟进行验证,为该工艺用于实际生产提供可行性的说明和指导。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 领域相关知识
• 1.2.1 直齿轮精密塑性成形技术
• 1.2.2 镦挤胀挤复合成形
• 1.2.3 物理模拟技术
• 1.2.4 数值模拟技术
• 1.2.5 数值模拟和物理模拟的关系
• 1.2.6 快速成型技术
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 物理模拟的国内外研究现状
• 1.3.2 直齿轮精密成形的国内外研究现状
• 1.4 存在问题
• 1.4.1 物理模拟存在的问题
• 1.4.2 直齿圆柱齿轮成形存在的问题
• 1.5 论文内容
• 1.5.1 论文选题依据
• 1.5.2 论文的组织路线及研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 数值模拟关键问题处理及方案的制定
• 2.1 刚塑性有限元及DEFORM软件
• 2.1.1 刚塑性变形理论的基本方程
• 2.1.2 刚塑性变形理论的变分原理
• 2.2 塑性加工中的温度场
• 2.3 模拟前关键问题的处理
• 2.4 数值模拟的相关条件的确定
• 2.5 数值模拟方案拟定
• 2.6 本章小结
• 第三章 数值模拟结果及分析
• 3.1 镦挤模拟结果及分析
• 3.1.1 镦挤齿轮成形阶段的金属流动规律
• 3.1.2 镦挤成形等效应力分布
• 3.1.3 镦挤成形温度场分布
• 3.1.4 镦挤力－行程曲线
• 3.1.5 镦挤成形接触力－行程曲线
• 3.2 镦挤胀挤复合成形模拟结果及分析
• 3.2.1 镦挤胀挤复合成形阶段金属流动规律
• 3.2.2 镦挤胀挤成形等效应力分布
• 3.2.3 镦挤胀挤复合成形温度场分布
• 3.2.4 镦挤胀挤复合成形阶段冲头载荷－行程曲线
• 3.2.5 镦挤胀挤复合成形阶段接触力－行程曲线
• 3.3 镦挤胀挤二次成形数值模拟结果分析
• 3.3.1 二次胀挤阶段金属流动规律
• 3.3.2 二次胀挤阶段的等效应力分布图
• 3.3.3 二次胀挤阶段温度场分布
• 3.3.4 镦挤胀挤冲头载荷－行程曲线图
• 3.4 方案对比结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 快速制模技术的应用研究
• 4.1 快速成型工艺方法
• 4.2 快速成形的基本工作过程
• 4.3 快速制模技术（RT）
• 4.4 物理模拟快速模具的设计与制造
• 4.5 本章小结
• 第五章 直齿轮镦挤胀挤复合成形物理模拟实验的研究
• 5.1 模拟理论和准则
• 5.2 实验方案
• 5.2.1 实验材料的选择
• 5.2.2 实验方法的选择
• 5.2.3 实验试样的制备
• 5.2.4 实验所需润滑剂的选择
• 5.2.5 实验方案的制定
• 5.3 模拟结果及分析
• 5.3.1 镦挤成形齿轮物理模拟结果分析
• 5.3.2 镦挤胀挤复合成形物理模拟结果分析
• 5.3.3 镦挤胀挤二次成形物理模拟结果分析
• 5.3.4 三种方案物理模拟结果对比分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 存在问题及未来展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 导师及作者简介