热滚轧面齿轮表层残余应力预测模型建立
Establishment of a Prediction Model for the Residual Stress on the Surface Layer of Face Gears During Hot Rolling
- 机械传动 2022年46卷第11期 页码：88-94
- 作者机构：
1.河南科技大学 机电工程学院， 河南 洛阳 471000
2.中国石油集团川庆钻探工程有限公司 长庆钻井总公司， 陕西 西安 610100
- 作者简介：
靳园园（1996— ），女，河南项城人，硕士研究生；研究方向为先进制造技术。
- 基金信息：国家重点专项(J2019-VII-0017-0159)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.11.014
中图分类号：
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靳园园,徐红玉,李莉等.热滚轧面齿轮表层残余应力预测模型建立[J].机械传动,2022,46(11):88-94.
Jin Yuanyuan,Xu Hongyu,Li Li,et al.Establishment of a Prediction Model for the Residual Stress on the Surface Layer of Face Gears During Hot Rolling[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(11):88-94.
靳园园,徐红玉,李莉等.热滚轧面齿轮表层残余应力预测模型建立[J].机械传动,2022,46(11):88-94. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.11.014.
Jin Yuanyuan,Xu Hongyu,Li Li,et al.Establishment of a Prediction Model for the Residual Stress on the Surface Layer of Face Gears During Hot Rolling[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(11):88-94. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.11.014.
摘要
为了预测热滚轧面齿轮齿廓表层残余压应力峰值大小和残余压应力层深度，利用DEFORM-3D有限元仿真软件对热滚轧面齿轮加工过程进行仿真，获得不同工艺参数组合下齿廓表层残余压应力峰值大小和残余压应力层深度。以仿真结果为数据样本，采用响应曲面法建立热滚轧面齿轮齿廓表层残余压应力和压应力层深度的预测模型，并以残余压应力峰值最大、残余压应力层深度最小为优化目标，得到最优工艺组合。以最优工艺组合为实际加工参数，对齿廓表层残余应力实测值与预测值进行对比分析可知，实测值小于预测值，最大误差不超过17%。表明所建立的预测模型可以实现对热滚轧面齿轮表层残余应力的测控。
Abstract
In order to predict the peak value of residual compressive stress and the depth of residual compressive stress layer on the surface of hot rolling gear profiles, the machining process of face gears during hot rolling is simulated by DEFORM-3D finite element simulation software, and the peak value of residual compressive stress and the depth of residual compressive stress layer on the surface of gear profile under different combinations of process parameters are obtained. Taking the simulation results as data samples, the response surface method is used to establish the prediction model of residual compressive stress and compressive stress layer depth on the surface of hot rolling gear profiles, and the optimal process combination is obtained by taking the maximum peak value of residual compressive stress and the minimum depth of residual compressive stress layer as the optimization objective. Taking the optimal process combination as the actual processing parameters, the measured value of residual stress on the surface of tooth profile is compared with the predicted value. It is found that the measured value is less than the predicted value, and the maximum error is no more than 17%. The results show that the prediction model can measure and control the surface residual stress of hot rolling gears.
关键词
面齿轮热滚轧残余应力响应曲面
Keywords
Face gearHot rollingResidual stressResponse surface
references
朱小星，朱英，王双双，等.大模数直齿轮热轧成形仿真与实验［J］.机械设计与制造，2015（7）：67-69.
ZHU Xiaoxing，ZHU Ying，WANG Shuangshuang，et al.Simulation and experiment of hot rolling forming of large modulus spur gears［J］.Machine Design and Manufacturing，2015（7）：67-69.
邓效忠，张青杰，高振山.基于滚轧技术螺旋锥齿轮的加工方法研究［J］.机械设计与制造，2019（12）：101-104.
DENG Xiaozhong，ZHANG Qingjie，GAO Zhenshan.Research on the processing method of spiral bevel gears based on rolling technology［J］.Machine Design and Manufacturing，2019（12）：101-104.
刘赛赛，邓效忠，高振山，等.基于中频感应加热的热滚轧弧齿锥齿轮小轮工艺参数优化［J］.机械传动，2019，43（12）：151-154.
LIU Saisai，DENG Xiaozhong，GAO Zhenshan，et al.Process parameter optimization of hot-rolled spiral bevel gear pinions based on intermediate frequency induction heating［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（12）：151-154.
汤红艳，邓效忠，高振山，等.弧齿锥齿轮小轮热滚轧成形工艺的数值模拟研究［J］.机械传动，2017，41（8）：7-10.
TANG Hongyan，DENG Xiaozhong，GAO Zhenshan，et al.Numerical simulation research on hot rolling forming process of spiral bevel gear pinion［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（8）：7-10.
刘慧敏.直齿轮滚轧成形工艺设计及数值模拟［D］.济南：山东大学，2013：1-80.
LIU Huimin.Process design and numerical simulation of spur gear roll forming［D］.Jinan：Shandong University，2013：1-80.
付晓斌.基于高频感应加热的大模数齿轮轧制成形及微观组织研究［D］.北京：北京科技大学，2018：1-131.
FU Xiaobin.Research on rolling forming and microstructure of large modulus gear based on high frequency induction heating［D］.Beijing：University of Science and Technology Beijing，2018：1-131.
吴捍疆，张丰收，燕根鹏.工艺参数对TC4合金航空发动机叶片精锻残余应力的影响［J］.锻压技术，2020，45（1）：9-14.
WU Hanjiang，ZHANG Fengshou，YAN Genpeng.The influence of process parameters on the residual stress of TC4 alloy aero-engine blade precision forging［J］.Forging and Stamping Technology，2020，45（1）：9-14.
赵军，李奋强，郭晗.工艺参数对齿轮滚轧成形过程的影响研究［J］.模具工业，2020，46（9）：13-16.
ZHAO Jun，LI Fenqiang，GUO Han.Research on the influence of process parameters on gear roll forming process［J］.Die & Mould Industry，2020，46（9）：13-16.
王延忠，吴林峰，陈燕燕，等.航空弧齿锥齿轮铣削加工残余应力分析［J］.机械传动，2012，36（11）：82-85.
WANG Yanzhong，WU Linfeng，CHEN Yanyan，et al.Analysis of residual stress in milling of aerospace spiral bevel gears［J］.Journal of Mechanical Transmission，2012，36（11）：82-85.
崔凤奎，苏涌翔，解克各，等.花键冷滚打成形表层残余应力分布规律研究［J］.兵工学报，2018，39（5）：1022-1032.
CUI Fengkui，SU Yongxiang，XIE Kege，et al.Research on the distribution of residual stress on the surface of spline cold rolling forming［J］.Acta Armamentarius，2018，39（5）：1022-1032.
王晓强，解克各，崔凤奎，等.热力耦合作用下冷滚打花键的残余应力仿真分析［J］.河南理工大学学报（自然科学版），2017，36（4）：68-77.
WANG Xiaoqiang，XIE Kege，CUI Fengkui，et al.Simulation analysis of residual stress of cold-rolling spline under thermal-mechanical coupling［J］.Journal of Henan Polytechnic University（Natural Science Edition），2017，36（4）：68-77.
DING Z H，CUI F K，LIU Y B，et al.A model of surface residual stress distribution of cold rolling spline［J］.Mathematical Problems in Engineering，2017（4）：1-21.
刘辉，王豪野，艾永生.螺旋锥齿轮齿面残余应力测试与分析［J］.河南科技，2021，40（12）：41-43.
LIU Hui，WANG Haoye，AI Yongsheng.Test and analysis of residual stress on tooth surface of spiral bevel gear［J］.Henan Science and Technology，2021，40（12）：41-43.
梁志强，黄迪青，周天丰，等.螺旋伞齿轮磨削残余应力分布规律及仿真分析［J］.机械工程学报，2018，54（21）：183-190.
LIANG Zhiqiang，HUANG Diqing，ZHOU Tianfeng，et al.Residual stress distribution and simulation analysis of spiral bevel gear grinding［J］.Journal of Mechanical Engineering，2018，54（21）：183-190.
苑文婧，邢子文，曹建文，等.滚轧轮运动方式对减速机蜗杆滚轧成形的影响［J］.锻压技术，2017，42（10）：106-112.
YUAN Wenjing，XING Ziwen，CAO Jianwen，et al.The influence of the rolling wheel motion mode on the rolling forming of the reducer worm［J］.Forging and Stamping Technology，2017，42（10）：106-112.
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