齒輪冷精鍛虛擬CAE的研究.pdf

1、齒輪是汽車、船舶及各類機械中應用廣泛的傳遞運動和動力的零件。傳統(tǒng)的齒輪加工工藝——金屬切削加工方法，具有很多缺陷，如材料的利用率低、生產(chǎn)力低、生產(chǎn)成本較高等等。齒輪精密成形是一種齒輪少無切削加工的新工藝，它不僅可使齒輪加工的材料利用率由目前的40﹪左右提高到。70﹪以上，而且齒輪強度也可以提高20﹪以上、生產(chǎn)效率提高大約40﹪左右。傳統(tǒng)的研究方法主要是通過常規(guī)的實驗進行摸索，但是這種方法一方面所耗費的成本比較大，耗時比較多；另一方面，無

2、法了解精鍛各變形瞬間的材料變形流動規(guī)律。近年來，隨著有限元模擬技術的日益完善，通過數(shù)值模擬技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗有效的解決了上述兩個困難。 本文所論述的齒輪冷鍛成形工藝，是一種齒輪精密成形的方法，目前比較成功地運用冷鍛成形直齒圓柱齒輪的國家是日本和德國，在我國該種工藝還是主要處于研究階段。此種工藝的一個最大問題就是成形力陡增的現(xiàn)象，以及齒部塌角的缺陷。本文簡單論述了齒輪冷鍛成形工藝成形力陡增以及齒部塌角的缺陷產(chǎn)生原因，討論了相應的解

3、決辦法，并借助先進的非線性數(shù)值模擬軟件——Msc．Superforge對冷鍛孔分流、軸分流、約束孔分流、約束軸分流的成形過程進行了模擬，分析了一些有代表性的狀態(tài)點的接觸應力、等效變形率、材料流動速度和溫度。 本文所得到的成形過程中的一些瞬間點的接觸應力圖能夠對實際生產(chǎn)設計和研究工作起到一定的指導意義。而在本文建立起來的齒輪冷鍛模型的基礎上，還可以具體應用到某一種成形方法，分析一些主要的設計參數(shù)對金屬成形過程的影響，從而可以給工藝