齒輪軸類零件楔橫軋精密成形關鍵技術研究

《齒輪軸類零件楔橫軋精密成形關鍵技術研究》是依託北京科技大學，由王寶雨擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：齒輪軸類零件楔橫軋精密成形關鍵技術研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：王寶雨
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目提出將齒輪的范成加工原理與傳統的楔橫軋加工原理相結合，在軋製成形圓截面軸類零件的同時實現齒形部分的精密軋製成形。不僅可以實現齒輪軸類零件的近淨成形，而且可以提高齒輪的承載能力及疲勞壽命。.採用理論分析、數值模擬與實驗研究相結合的研究方法，對齒輪軸類零件楔橫軋精密成形的機理和成形規律等科學問題進行系統深入的研究。分析齒輪軸與模具間的相互作用與運動關係，建立描述齒輪軸類零件精密成形的數學模型，確定精密成形的理論方法和最佳工藝條件。研究齒輪軸成形過程中應力應變場及位移場的分布規律，揭示齒輪軸類零件精密成形規律、晶粒組織演變機理。套用試驗研究工藝參數對齒輪精密成形規律以及對齒輪晶粒組織、性能的影響規律。.上述基礎工作的完成，將為齒輪軸類零件精密成形奠定基礎，為實現機械產品零件成形由粗放到精化的轉變，使其外部尺寸達到無餘量或接近無餘量，組織性能明顯提高，對實現軸類零件近淨成形具有重要意義。

結題摘要

楔橫軋是一種軸類零件成形新工藝。與傳統切削、鍛造工藝相比具有生產效率高、材料利用率高、產品性能好，同時具有軋製成形力小，因而設備噸位小，投資少成本低等優點。 但是傳統楔橫軋技術只能成形迴轉體軸類零件，無法成形具有齒形的軸類零件。目前齒輪軸的齒主要是由切削加工方法製造，為節約金屬材料、提高生產效率，現在已逐漸採用精密鍛造方法生產小模數齒輪，如汽車變速箱內的小模數齒輪。但鍛造方法不適合生產大模數齒輪，因為大模數齒輪鍛造力巨大而需要龐大的設備。因而亟需一種高效、節能、節材的較大模數齒輪的生產方法。 本項目取得以下創新性成果： (1)本項目提出將齒輪的范成加工原理與傳統的楔橫軋加工原理相結合，在軋製成形圓截面軸類零件的同時實現齒形部分的精密軋製成形,不僅可以實現大模數齒輪軸類零件的近淨成形，而且可以提高齒的承載能力和工作壽命； (2)分析了齒輪軸與模具間的相互作用與運動關係，揭示了模具與軋件之間即存在齒輪嚙合傳動關係，又存在滾滑運動關係。建立了模具與坯料之間運動關係的數學模型，推導出計算模具齒距的數學方程，為確定各階段模具的設計提供了依據； (3) 提出了齒的成形方案和設計模具齒形的方法。針對軋制過程中齒形分度不均的亂齒技術難題，提出模具由若干階段構成並且在任意一個階段內所有齒的參數都相同的模具設計方法，這樣可以實現各階段模具獨立設計以及單階段軋制實驗，通過調整單階段模具參數就可解決齒形分度不均的亂齒問題，利用齒輪軸軋制實驗和數值模擬齒輪軸軋製成形，驗證了齒的成形方案和模具齒形的設計方法是正確的； (4)採用數值模擬的研究方法，對齒輪軸類零件楔橫軋精密成形的機理和成形規律等科學問題進行了系統深入的研究。研究了齒輪軸成形過程中應力應變場及位移場的分布規律，揭示了齒輪軸類零件精密成形規律、晶粒組織演變機理； (5) 軋制實驗結果與有限元仿真模擬結果基本一致,實驗結果表明齒輪軸類零件楔橫軋工藝是可行的； (6) 項目成果“萬噸級楔橫軋高質量汽車軸類件生產技術及套用”對推動行業技術進步具有重要作用，經濟社會效益顯著。2012年獲河北省科技進步2等獎；項目成果出版科技專著1部；發表學術論文43篇，其中SCIE檢索1篇，EI檢索25篇，ISTP檢索2篇；獲授權國家發明專利4 項；培養博士生8名、碩士生18名。