直齒錐齒輪精密鍛造工藝與模具設(shè)計方法研究.pdf

1、用精鍛工藝生產(chǎn)齒輪，不僅具有節(jié)材、節(jié)能、低成本、高效率等顯著優(yōu)勢，而且可以顯著提高齒輪的耐磨損、抗腐蝕能力及根部的彎曲強(qiáng)度，明顯改善齒輪的疲勞性能。因此，使用精鍛工藝生產(chǎn)齒輪已成為齒輪制造業(yè)的發(fā)展趨勢。直齒錐齒輪由于其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其精鍛技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用最早。目前，直齒錐齒輪的精鍛技術(shù)已經(jīng)比較成熟，可以根據(jù)錐齒輪的模數(shù)大小和材質(zhì)來選擇合理的精鍛工藝。 采用“一火兩鍛”工藝成形大模數(shù)直齒錐齒輪已得到廣泛應(yīng)用，該工藝總體上來說比

2、較成熟，但由于輪齒部分變形量大，成形過程中常常出現(xiàn)齒腔充不滿和成形載荷過大，齒模過早失效的問題。此外采用“一火兩鍛”工藝成形錐齒輪，影響齒面精度的因素較多，造成齒形設(shè)計困難，齒面精度難于保證。針對以上問題，本文對行星齒輪和半軸齒輪的“一火兩鍛”工藝進(jìn)行研究，設(shè)計了鍛件、預(yù)鍛件和預(yù)制坯的形狀與尺寸。在預(yù)鍛件設(shè)計時，對錐齒輪的輪齒設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，將預(yù)鍛件的輪齒設(shè)計為不等頂隙收縮齒，與鍛件的雙重收縮齒相比，增大了齒高。 齒形設(shè)計在精鍛錐

3、齒輪中占有很重要的地位。本文建立了漸開線齒形曲線參數(shù)方程，錐齒輪的基本齒形參數(shù)一旦確定，利用UG的曲線命令可以方便準(zhǔn)確地繪出錐齒輪漸開線齒形圖。研究了鍛件齒形、模具齒形和電極齒形間的關(guān)系，推導(dǎo)出了它們基本齒形參數(shù)間的數(shù)學(xué)關(guān)系式，可以方便有效地實(shí)現(xiàn)錐齒輪精鍛齒形設(shè)計。最后提出了非線性膨脹熱鍛件齒形設(shè)計新模型，給出了其齒形曲線方程。 預(yù)鍛行星齒輪時，預(yù)制坯的高徑比對改善輪齒的充填性能，提高齒模壽命具有重要意義。使用Defrom-3D

4、軟件對不同高徑比的預(yù)成形方案進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬，研究了行星齒輪預(yù)成形時的等效應(yīng)變、等效應(yīng)變速率、等效應(yīng)力、速度分布規(guī)律以及載荷-行程曲線，通過對比分析確定了最佳方案。終鍛錐齒輪時，預(yù)鍛件形狀是影響終鍛齒形充填和成形載荷的一個重要因素。使用有限元軟件Deform-3D對行星齒輪和半軸齒輪的終鍛成形過程進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬，模擬結(jié)果表明本文設(shè)計的預(yù)鍛件形狀，可有效地改善金屬充填齒腔的順序。金屬首先充滿齒頂，然后由齒頂?shù)烬X面，最后充填齒