汽車空心齒輪軸毛坯精密成形及工藝優(yōu)化.pdf

1、汽車齒輪軸是汽車傳動系中傳遞扭矩的一個重要零件。在相同的橫截面積、材料的情況下，空心軸比實心軸承受的外力矩大。若將實心齒輪軸換成空心齒輪軸，可達到減輕汽車自重，從而提高汽車的環(huán)保性和節(jié)能性、降低燃油消耗和減少排放。基于以上目的，本課題以Forge2011軟件對空心齒輪軸進行數(shù)值模擬和正交試驗法優(yōu)化旋轉(zhuǎn)鍛造成形工藝參數(shù)，并對旋鍛件進行了物理驗證和等溫正火處理工藝參數(shù)研究。研究情況如下：
　?。?）根據(jù)合作方提供的某型號產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)圖

2、和體積不變原理，對空心齒輪軸的旋鍛成形坯料和成形特點進行分析，通過UG軟件建立了空心齒輪軸坯料、錘頭和芯棒組成的三維模型，并導(dǎo)入Forge2011軟件進行旋鍛成形相關(guān)參數(shù)設(shè)置和多道次文件編寫。
　　（2）主要分析了鍛件轉(zhuǎn)速、錘頭壓下量等各參數(shù)變量對空心齒輪軸溫旋鍛成形的折疊缺陷、有效應(yīng)變、錘頭載荷、溫度梯度的影響。結(jié)果表明：鍛件轉(zhuǎn)速和錘頭壓下量的變化對空心齒輪軸成形的折疊缺陷影響較大；隨著軸向相對送進量的增加，錘頭載荷有相對減弱的

3、趨勢，而隨著錘頭徑向壓下量的增大，錘頭載荷先急劇增大后緩慢增加；軸向相對送進量和徑向速度對坯料溫度梯度影響較顯著，隨軸向相對送進量的增加，第一工序后坯料的最高溫度、最低溫度和第二工序處初始溫度隨之增高，隨著錘頭徑向速度的增加，它們先減小后增大；軸向相對送進量和徑向壓下量對空心齒輪軸成形的螺旋脊椎紋缺陷影響較大，隨著鍛件軸向相對送進量的增大，表面臺階變化越來越急，表面甚至出現(xiàn)了螺旋脊椎紋，最大有效應(yīng)變值先變大后變小，隨著壓下量的增加，最大

4、有效應(yīng)變值逐漸增大，螺旋脊椎紋逐漸明顯；隨著坯料初始溫度和鍛件轉(zhuǎn)速的增大，最大有效應(yīng)變值先逐漸增大后變小，變化急劇程度不一致，有效應(yīng)變分布震幅情況也是先逐漸集中后輻射；隨著錘頭徑向速度的增大，最大有效應(yīng)變值先變小后變大，且變形程度變化不均勻。
　?。?）根據(jù)正交試驗法模擬分析獲得較優(yōu)參數(shù)組為：坯料的初始溫度為830℃，軸向相對送進量為0.05mm，坯料每次轉(zhuǎn)角為23°，錘頭徑向壓下量為2mm，錘頭徑向速度7.5mm/s。物理實驗結(jié)

5、果分析為：從微觀組織分析可知，旋鍛成形使晶粒細化、獲得纖維組織和提高致密性；顯微硬度變化表明了不均勻性變形和晶粒致密性的提高。
　　（4）根據(jù)對試制件不同等溫正火工藝處理研究，獲得較優(yōu)參數(shù)為兩次連續(xù)不同等溫正火工藝，工藝流程為：第一次等溫正火，加熱爐930℃保溫180min，5Hz空氣冷卻至580℃，恒溫爐內(nèi)580℃保溫150min，空氣冷卻至室溫；第二次等溫正火，加熱爐930℃保溫180min；0Hz風冷到580℃；等溫爐580