正齒輪擴(kuò)腔凹模一步精密成形工藝初步研究.pdf

1、按成形步驟數(shù)差別，將現(xiàn)有正齒輪成形工藝歸納為一步法、兩步法和多步法。為克服現(xiàn)有正齒輪精密成形工藝存在的輪齒角隅欠飽滿、成形力大、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對設(shè)備動(dòng)作要求復(fù)雜等一系列不足，運(yùn)用Deform-3D數(shù)值模擬和鉛材料物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，以一種齒數(shù)12、模數(shù)為4、齒寬為30mm的正齒輪為研究對象，研究開發(fā)了一種在凹模下角隅設(shè)置擴(kuò)腔空間，過程包含鐓壓、頂出兩個(gè)階段的一步閉式模鍛成形正齒輪新工藝。
　　本文研究的新工藝的成形原理是，鐓壓結(jié)

2、束時(shí)上角隅填充良好，下角隅雖然欠充滿，但有合適體積流入擴(kuò)腔空間；頂出階段，在擴(kuò)腔空間傾斜側(cè)壁作用下，下角隅臨近區(qū)域的凸起體積向下角隅回流，實(shí)現(xiàn)下角隅填充。數(shù)值模擬材料采用35鋼，溫度設(shè)置為1000℃。先優(yōu)化擴(kuò)腔空間形狀，然后在合理的擴(kuò)腔空間形狀下對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制變量分析。合理的擴(kuò)腔空間主要幾何參數(shù)有擴(kuò)腔空間斜角α、齒寬方向擴(kuò)腔范圍b和齒高方向擴(kuò)腔范圍h。結(jié)果表明，α、b越大，成形力越小，頂出力越大，α取10°~16°和 b取10~14

3、mm能取得良好的成形效果；在合理的取值范圍內(nèi)，較小的α值可以允許取較大的b值，反之也成立；h不宜取太大，取 h=3mm時(shí)，能在保證模具強(qiáng)度的情況下成形出無廢料的合格齒輪零件。借助于Deform-3D軟件后處理的point tracking和flow net功能，可觀察到坯料變形均勻、金屬流線與纖維組織保持連續(xù)，分布合理，可望使輪齒具有更好的力學(xué)性能和抗疲勞性能；與本課題組兩步法成形工藝對比，齒輪金屬流線沒有被切斷、纖維組織沿齒輪輪廓分布