軸向振動凹模冷精鍛直齒輪數(shù)值模擬分析與實驗研究.pdf

1、直齒圓柱齒輪是汽車及機械行業(yè)中應用極為廣泛的重要傳動零件，其形狀復雜，材質、尺寸精度、表面質量及綜合機械性能均要求很高。本文以直齒輪冷鍛成形作為研究對象，對直齒輪冷鍛成形工藝與成形過程進行數(shù)值模擬及物理實驗研究，以豐富和發(fā)展冷鍛成形工藝理論與技術、提高直齒輪零件冷精鍛成形工藝設計水平和成形件質量。 齒形填充不滿和成形力過高是齒輪閉式冷鍛方案的主要缺陷。型腔壁對于坯料的摩擦阻力是影響金屬流動的主要因素之一，通過變摩擦阻力為動力可以

2、改善金屬的塑性流動。本文分析了國內外圓柱直齒輪精密塑性成形的研究現(xiàn)狀，在前人研究的基礎上進一步研究可軸向振動凹模成形直齒圓柱齒輪這一工藝。 利用三維造型軟件UG對零件及模具進行造型，得到可軸向振動凹模成形直齒圓柱齒輪的模具及零件模型，為成形工藝有限元模擬分析提供了依據(jù)?；趧偹苄杂邢拊碚摵涂奢S向振動凹模驅動原理，建立了直齒圓柱齒輪可軸向振動凹模成形直齒輪的有限元分析模型?；贒EFORM—3D有限元模擬軟件，應用三維剛塑性有限

3、元算法對可軸向振動凹模成形直齒圓柱齒輪過程進行了模擬分析，得出變形中金屬的流動狀態(tài)和等效塑性應力應變分布規(guī)律，獲得了齒輪成形金屬變形規(guī)律。 模擬研究結果表明，采用可軸向振動凹模這一新工藝，可以促使金屬更容易流進型腔角部，使直齒輪角部填充更完整，并且可以明顯降低最后階段的成形載荷力。同時通過改變可軸向振動凹模的周期和振幅來分析工藝參數(shù)對于直齒圓柱齒輪成形的影響，從理論上推導出了凹模振動最佳周期公式并對其進行了模擬驗證；通過模擬歸納

4、出摩擦系數(shù)對齒輪成形充滿情況及成形所需載荷的影響，隨著摩擦系數(shù)的增加，成形載荷呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，出現(xiàn)可使齒輪成形載荷最小的摩擦系數(shù)，這些都為以后的實際生產提供了依據(jù)。 通過物理實驗研究得出，與固定凹模方案相比，凹模浮動方案可以降低齒輪成形載荷且齒輪填充情況也有所改善。亦通過模擬與實驗對比，其結果是一致的，說明數(shù)值模擬在一定程度上可以反應真實情況、具有可靠性，從而說明軸向振動凹模工藝方案數(shù)值模擬的正確性及結果分析的可靠性。