圓柱直齒輪精鍛成形工藝試驗及數(shù)值模擬研究.pdf

1、圓柱直齒輪作為廣泛應(yīng)用的典型機械傳動零件，其精鍛成形工藝是一種先進的齒輪加工技術(shù)，具有機械性能好、生產(chǎn)效率高、節(jié)約材料、精度和表面質(zhì)量好等諸多優(yōu)點，適應(yīng)高效、精密、綠色清潔的21世紀先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，逐漸成為未來齒輪加工變革的主要方法之一。
　　本文針對目前直齒輪精鍛成形工藝中存在齒形充填困難和成形載荷大兩個主要問題，依據(jù)積極摩擦和約束分流基本原理，以齒數(shù)為18，模數(shù)為2.5的帶孔小齒輪為研究對象，采用物理試驗和數(shù)值模擬相結(jié)

2、合的方法，分別對實心坯料和空心坯料下圓柱直齒輪精鍛成形工藝進行了深入研究。
　　物理試驗結(jié)果表明，積極摩擦作用不僅有利于降低實心坯料直齒輪精鍛成形的成形力，還能得到良好的充填效果；而空心坯料無論有無積極摩擦，齒輪充填效果都較好，且對成形力的影響也較小。同時通過對比分析各種方案下的齒輪成形效果和最終載荷的大小，提出了比較優(yōu)化的工藝方案：若使用實心坯料，當沖孔連皮的位置在齒輪件的中上部位時，齒輪成形較好，為最佳連皮位置；若使用空心坯料

3、，采用“浮動凹模+小芯棒約束分流”方式，坯料尺寸為Φ38 mm×Φ16 mm×27.3 mm充填性最好，成形力最??；采用“固定凹模+凸緣分流”方式，坯料尺寸為Φ38 mm×Φ18 mm×25.7 mm充填性最好，成形力最小。
　　基于DEFORM-3D商用有限元仿真軟件，采用與試驗條件相一致的工藝及參數(shù)設(shè)置，建立了各種方案下的圓柱直齒輪精鍛成形工藝有限元模型，進行了數(shù)值求解，并同試驗結(jié)果相比較，無論從齒輪成形效果還是力-行程曲線，

4、可見兩者均吻合較好，表明數(shù)值分析模型的建立是可行的，以此為基礎(chǔ)，進一步模擬研究了直齒輪精鍛成形過程金屬流動規(guī)律和工藝參數(shù)對成形力的影響。分析表明，在充填較困難的區(qū)域（一般為齒輪的漸開線與齒根圓的過渡圓角處和齒頂上下角隙處），應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和成形力均較高；圓角半徑、擠壓速度和摩擦條件等工藝參數(shù)是影響齒輪最終成形力大小的主要因素，在實際生產(chǎn)中應(yīng)慎重選擇。
　　最后，根據(jù)提出的優(yōu)化方案和工藝參數(shù)，對鋼質(zhì)坯料下的直齒輪擠壓成形過程也進行