等高齿弧锥齿轮铣刀盘焊接变形预测
等高齿弧锥齿轮传动系统具有高平稳性、低噪音和寿命长等优点，被广泛应用于汽车、机床和工程机械等行业。等高齿弧锥齿轮铣刀盘作为等高齿弧锥齿轮的加工工具，精度要求很高，整体制造困难，国内多将其分成主体和外环分别制造，然后再拼装焊接起来。因为焊接热源的能量比较集中，温度场分布不均，极易产生变形，影响铣刀盘的质量。如果能够提前得到铣刀盘变形的数值和方向，通过调整夹具加载载荷到焊接变形相反的位置上，焊接后变形将会抵消，铣刀盘的精度将会大大提高。所以研究铣刀盘的变形预测具有重要的应用价值。本文采用两种焊接模拟方法对铣刀盘的变形进行预测，具体的研究内容如下： 首先，建立铣刀盘的三维模型，根据实际的焊接情况选取合适的热源模型。基于热弹塑性理论，采用Sysweld软件对铣刀盘进行激光焊接温度场模拟分析，测量模拟得到的熔池尺寸和实际焊接的熔池尺寸是否相符。将模拟的焊接温度场结果作为载荷计算铣刀盘的残余应力和变形，得到铣刀盘焊接过程中不同时刻的应力云图和变形云图，并对焊接模拟结果进行分析。 其次，根据焊后熔池的形状找出固有应变区的分布，根据实际焊接参数计算铣刀盘的固有应变，采用Weld planner软件将固有应变加载到固有应变区，通过一次弹性计算得到铣刀盘的残余应力和变形。并将模拟焊接结果与基于热弹塑性理论得到的模拟焊接结果进行对比分析。 最后，对铣刀盘的主体和外环进行焊接实验，根据焊缝表面质量判断焊接实验是否合格。使用电子塞规完成铣刀盘刀槽的测量，将测量的刀槽尺寸和仿真结果的刀槽尺寸进行对比，检验两种焊接模拟方法能否准确地预测铣刀盘的变形，并分析两种仿真方法的优缺点。
等高齿弧锥齿轮;铣刀盘;焊接变形;残余应力;数值模拟
哈尔滨理工大学
硕士
机械制造及其自动化
王志刚
2022
中文
TG611
2022-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）