圓柱直齒輪冷精鍛工藝模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、圓柱直齒輪是重要的傳動(dòng)零件,在汽車、機(jī)械、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。作為傳遞動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵零件,其精度及質(zhì)量都有很高的要求。當(dāng)前,圓柱直齒輪的生產(chǎn)仍然以機(jī)械加工方法為主,存在生產(chǎn)效率低、材料利用率低、零件強(qiáng)度低、能耗大等缺陷,已遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)發(fā)展的需求。
　　 針對(duì)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(duì)該分流工藝進(jìn)行模擬研究,系統(tǒng)分析了材料流動(dòng)規(guī)律及齒腔充填特點(diǎn)

2、,得出了其應(yīng)變場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分布及載荷曲線,并討論了三個(gè)重要因素(如分流型腔深度、摩擦系數(shù)及坯料高度)對(duì)成形效果、最大載荷及模具溫度分布等的影響；采用鉛試驗(yàn)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn),對(duì)該工藝方案的優(yōu)越性進(jìn)行驗(yàn)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(jì)了實(shí)驗(yàn)?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(jì)了批量生產(chǎn)模具工裝,重點(diǎn)解決了出模難題。
　　 同時(shí),本文將分流法進(jìn)行推廣,針對(duì)帶高凸臺(tái)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(duì)該工藝進(jìn)行有限元模擬研究,詳細(xì)分析了其流動(dòng)規(guī)律和變形機(jī)理,合理確定了預(yù)鍛成形量。對(duì)于終鍛的研究,重點(diǎn)提取了應(yīng)變、速度場(chǎng)量及載荷曲線進(jìn)行分析研究,并采用正交試驗(yàn)和極差分析法,以成形效果最好、成形力最低為目標(biāo),對(duì)幾個(gè)重要工藝參數(shù)(如凸臺(tái)直徑D,凸臺(tái)圓弧R,