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先进制造技术出现于上个世纪九十年代,是现代制造业的一个新的发展方向。它由四个部分组成,分别是:现代设计技术、先进制造工艺、自动化技术、系统管理技术。本课题拟将现代设计技术中的CAD/CAE技术与先进制造工艺中的CAPP/CAM技术相结合,用于轿车差速器齿轮精密成形的近净成形开发。
本文研究的课题来源于河南省科技攻关项目“高精度轿车齿轮少无切削复合成形技术攻关研究”(项目号:0424200101),选用某轿车差速器半轴齿轮为研究对象,采用有省力省功、节材节能、劳动条件好、模具寿命高等特点的摆动辗压方法成形齿轮毛坯。但是摆动辗压变形的过程非常复杂,目前国内尚未对其变形机理和成形规律性进行过系统深入的研究,尤其是对于高精度的轿车差速器半轴齿轮的摆动辗压成形研究很少。因此该课题的研究将为企业经济、高效地开发同类产品提供了一种新的思路和方法,具有一定的理论和实用价值。
本课题主要完成了以下工作:
利用PRO/E Wildfire 2.0(简称pro/E)软件中的渐开线方程进行直齿圆锥齿轮的三维精确造型,再反推出模具的上下凹模型腔曲面形状,生成模具的三维实体造型,为后面的模拟提供准备。运用Pro/E中提供的Protoolkit工具包,以Visual C++6.0为开发平台,进行齿轮的参数化设计,以提高同类产品的开发速度和开发效率。
在三维有限元数值模拟软件DEFORM中模拟齿轮冷摆辗成形过程,得到成形过程的金属流动充填规律以及力学量场分布情况,选取最佳成形参数(如合理的载荷、适宜的毛坯形状、应力应变分布状况、最佳模具结构等),并对齿轮成形过程的模具受力弹性变形和齿轮出模后的弹性回复情况进行模拟,为模具的优化设计和电极的设计与加工提供参考依据。
将先进制造技术——CAM技术应用于模具电极的制造中,首先在Mastercam软件里进行电极的仿真加工,然后将其程序导入到数控机床中,加工出了4级精度的齿轮电极,为最终加工出7级精度的轿车齿轮提供重要保障。
结果表明,采用冷摆辗方法来成形轿车齿轮是可行的。本文的初步研究成果对于轿车复杂零部件的冷摆辗成形技术的工程化应用,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。