圓柱直齒輪冷精鍛工藝模擬及實驗研究.pdf

1、圓柱直齒輪是重要的傳動零件,在汽車、機械、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。作為傳遞動力及運動的關(guān)鍵零件,其精度及質(zhì)量都有很高的要求。當前,圓柱直齒輪的生產(chǎn)仍然以機械加工方法為主,存在生產(chǎn)效率低、材料利用率低、零件強度低、能耗大等缺陷,已遠不能滿足工業(yè)發(fā)展的需求。
　　 針對平端面圓柱直齒輪,本文提出了齒腔分流法,即將分流型腔設(shè)置在凹模型腔深處。采用有限元軟件DEFORM3D對該分流工藝進行模擬研究,系統(tǒng)分析了材料流動規(guī)律及齒腔充填特點

2、,得出了其應(yīng)變場、速度場、溫度場的分布及載荷曲線,并討論了三個重要因素(如分流型腔深度、摩擦系數(shù)及坯料高度)對成形效果、最大載荷及模具溫度分布等的影響；采用鉛試驗進行物理實驗,對該工藝方案的優(yōu)越性進行驗證。結(jié)果表明,該工藝方案不僅能有效地改善角隅充填性能,也能極大地降低成形載荷(成形載荷僅為封閉式冷鍛成形的一半),與有限元模擬結(jié)果吻合；設(shè)計了實驗?zāi)＞?采用有限元法校核了模具中的關(guān)鍵零部件,并成功鍛制出合格的20CrMnTi鋼質(zhì)直齒輪鍛件

3、；最后設(shè)計了批量生產(chǎn)模具工裝,重點解決了出模難題。
　　 同時,本文將分流法進行推廣,針對帶高凸臺的圓柱直齒輪提出兩步成形工藝,即封閉式冷鍛預(yù)鍛-局部加載耦合齒端分流工藝終鍛。并對該工藝進行有限元模擬研究,詳細分析了其流動規(guī)律和變形機理,合理確定了預(yù)鍛成形量。對于終鍛的研究,重點提取了應(yīng)變、速度場量及載荷曲線進行分析研究,并采用正交試驗和極差分析法,以成形效果最好、成形力最低為目標,對幾個重要工藝參數(shù)(如凸臺直徑D,凸臺圓弧R,