直齿锥齿轮等温锻造工艺数值模拟及精度控制研究的任务书.docx

直齿锥齿轮等温锻造工艺数值模拟及精度控制研究的任务书
一、研究背景及意义
直齿锥齿轮广泛应用于工程机械、冶金设备、船舶、汽车等领域，其传动效率高、可靠性强，被称为机械传动中的“皇冠”。而锻造工艺是制造高强度和高性能锥齿轮的有效方法之一。锻造可以提高金属内部的组织致密度，改善金属的机械性能，同时减少后续加工量，降低生产成本。因此，直齿锥齿轮锻造工艺的研究具有很高的实用价值和经济效益。
为了提高直齿锥齿轮锻造工艺的质量和效率，需要对锻造过程进行数值模拟，通过模拟研究直齿锥齿轮的锻造过程、温度场和应力场分布规律，进而探究严格的加热和锻造控制参数，提高工件的物理性能和尺寸精度，实现生产成本和产品质量之间的平衡。因此，本论文厘定了直齿锥齿轮等温锻造工艺数值模拟及精度控制的任务，探讨锻造过程中的关键技术点和科学问题，为直齿锥齿轮锻造提供理论指导和技术支持。
二、研究内容
1.导论
介绍直齿锥齿轮锻造工艺的现状和研究进展，强调数值模拟在直齿锥齿轮锻造中的重要性，概述锻造过程中需要研究的关键技术点和科学问题。
2.直齿锥齿轮形状和齿槽线设计
根据零件的用途和要求，设计直齿锥齿轮的形状和齿槽线，确定了零件的几何参数和锻造过程中的加热和锻造参数。
3.直齿锥齿轮材料力学特性的建模与参数的确定
选择合适的材料，并对其力学性能进行建模和参数确定，为数值模拟提供可靠的材料性质数据。
4.直齿锥齿轮等温锻造数值模拟
运用有限元分析方法，建立直齿锥齿轮等温锻造的数值模型，通过对流体力学和热传导方程的求解，模拟锻造过程中的温度场分布、变形应力随机分布、成形变形等。
5.等温锻造工艺的优化控制
分析数值模拟结果，对锻造过程中的加热温度、锻造速率、上下均压等因素进行优化控制，为锻造生产提供优化控制参数。
6.直齿锥齿轮锻造精度控制
建立直齿锥齿轮锻造精度控制模型，并对锻造过程中的尺寸精度进行控制，保证锻造后零件的尺寸精度符合设计要求。
7.实验验证和结果分析
在锻造实验中，验证数值模拟结果的准确性和可靠性，并分析锻造后零件的物理性能和尺寸精度是否符合要求。
三、论文进度安排
任务开始时间：2022年01月
任务结束时间：2023年12月
四、研究目标
本论文的主要研究目标是：
1.绘制直齿锥齿轮制造工艺图，并确定锻造工艺参数。
2.建造针对直齿锥齿轮的等温锻造数值模拟模型，并对温度场、应力变形等参数进行分析。
3.优化控制锻造过程中的加热温度、锻造速率、均压等因素。
4.精度控制直齿锥齿轮锻造过程中的尺寸精度，保证零件符合设计要求。
5.实验验证和结果分析，验证数值模拟的准确性和可靠性，并分析锻造后零件的物理性能和尺寸精度是否符合要求。
五、研究方案
1.研究方法：建立等温锻造数值模拟模型、优化控制锻造工艺参数、建立控制模型，进行完成定量和定性分析。
2.研究步骤：
（1）直齿锥齿轮形状和齿槽线设计；
（2）直齿锥齿轮材料力学特性的建模与参数的确定；
（3）建立直齿锥齿轮等温锻造的数值模拟模型，分析温度场、应力变形等参数；
（4）优化控制锻造工艺参数，对锻造过程中的加热温度、锻造速率、均压等因素进行优化控制，建立直齿锥齿轮锻造精度控制模型；
（5）实验验证和结果分析，验证数值模拟的准确性和可靠性，并分析锻造后零件的物理性能和尺寸精度是否符合要求。
3.研究条件：本论文研究需要一定的计算机数值模拟软件和锻造实验室条件。
六、论文预期成果
1.锻造直齿锥齿轮的数值模拟模型，并对温度场、应力变形等参数进行分析。
2.锻造直齿锥齿轮的优化控制方案，并建立直齿锥齿轮锻造精度控制模型。
3.实验验证数值模拟模型的准确性和可靠性，并评估锻造零件的物理性能和尺寸精度。