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齿轮制造技术现状

 2014-06-25 16:59:07 浏览量:0

 

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 齿轮制造技术现状随着汽车制造业的发展,齿轮行业通过大量引进高端设备使加工能力有了长足的进步与国际先进水平已相当接近。国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床,但齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距目前国内齿轮加工行业的精加工特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。如德国普发特公司、瑞士莱斯豪尔公司的圆柱齿轮滚齿、磨齿机等,美国格里森公司、德国克林贝格公司(含原瑞士奥利康)的螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显着的优势地位。

齿轮加工要根据不同结构及精度需要采用不同的工艺。鉴于设备投资大,工艺方式的选择(如表1)通常都充分考虑已有资源。齿轮加工过程中的微小变形及工艺稳定性控制相对复杂,毛坯锻造后大多要采用等温正火,以期获得良好的加工性能和趋势性变形的均匀金相组织:对于精度要求不高的低速圆柱齿轮可以热前剃齿而热后不再加工:圆柱齿轮热后加工根据条件有琦齿和磨齿不同方式的选择,晰齿成本低但齿形修正能力弱,磨齿精度高但成本高:修缘和鼓形齿修形工艺能够显着降低齿轮啮合噪声和提高传动性能,目前被广泛采用。直齿锥齿轮主要用于差速器由于速度低精度要求相对较低,目前推荐采用精锻齿轮。螺旋锥齿轮加工计算和机床调整,以往非常复杂和耗时的手工操作已被现代专用软件和计算机程序所取代,有限元分析的引入使工艺参数设计更为可靠和便捷:螺旋锥齿轮热后加工主要有研齿和磨齿两种,由于磨齿的成本高、效率低且有局限性而目前大多采用研齿,研齿几何上的修正能力很弱,因此螺旋锥齿轮的从动齿轮多采用渗碳压淬工艺。齿轮材料及其热处理技术发展是齿轮加工中对变形控制具有挑战性的课题。

齿轮加工中测量技术的同步发展对齿轮制造水平的提高同等重要。传统的几何测量与综合测量方法由于三坐标技术的发展以至齿轮测量中心的出现而在测量精度、效率、范围等方面得到极大改善。齿廓空间形面测量成为现实(如图1)使螺旋锥齿轮计算、加工、测量、反馈调整可在数控系统中实现数据闭环。

重要的技术研究方向1.数值分析技术作为几何描述的渐开线、摆线等基干啮合原理或共扼特性的理论研究起于18世纪初,将其转化为现实即世界上出现第一台齿轮加工机床距今也有近百年历程。发展至今虽然切齿原理并未产生本质变化,但在应用工程领域无论是圆柱齿轮还是螺旋锥齿轮其制造能力都取得了长足进步主要表现在加工机床、检测手段、计算分析技术等方面,其核心推动力是计算机数字技术的快速发展。因此,齿轮进入实际加工前,充分考虑制造因素影响的数值分析(CAE)技术的研究和应用成为重要课题。

数值分析技术是个比较大的概念,借助不同的专业软件可进行结构强度、运动学、动力学、工艺成形等分析。有效的分析可以获得如下效果。

a.延伸和提升设计方法和思路。通过分析对强度、寿命的预测可使单纯的几何设计转变为可靠性设汁;加速由二维CAD转变为三维实本进而实现数值模型设计。

b.最大限度地降低试制、试验成本,缩短开发周期。通过分析提高试制、试验“一次成功率”。

C.生产时获得可靠的齿轮结构数据和正确的工艺调整数据。通过验证使分析数据模型得到预期性能目标的优化以指导生产,另一方面生产过程中针对市场进行齿轮结构的适应性更改时通过数值分析做可行性判定。

齿轮数值分析的有效性需通过试验进行规律性验证,以判断其置信度水平是否满足实际要求否则将不具实用意义。数值分析的有效性取决于计算数学模型的准确性、几何实体模型的精确程度、各种可知边界条件输入数据的正确与否。计算数学模型依赖于合适的软件,目前有LS-DYNA(非线性)、NASTRAN(线性)、ABAQUS(非线性)、FEMFET(疲劳)、ADAMS(多刚体)、ANS丫S(非线性)等不同用途的较多可行选择:圆柱齿轮易于获得几何实体数值模型,对于螺旋锥齿轮的齿廓曲面以往很难获得精确的实际模型,现在已能够实现(如图2):对于各种可知边界条件中,材料PSN曲线、热处理状态、摩擦因数等主要性能数据可通过试验测试获得,而对于润滑、温度、相对滑移速度等一些重要数据的获得尚需开展深入研究。

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行业标签: 塑胶齿轮
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