大型齒輪塑性成形新工藝研究.pdf

1、齒輪是機械傳動中應用最為廣泛的基礎零件之一。目前國內(nèi)外應用廣泛的齒輪齒形的加工方式有切削法和塑性成形法。切削法雖然加工精度高，但切削量大、生產(chǎn)效率低而且生產(chǎn)成本高。塑性成形法加工的齒輪具有金屬流線沿齒形輪廓分布、齒輪強度高、材料利用率高及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，因此已廣泛應用到小型齒輪的生產(chǎn)中。但由于塑性成形法加工齒輪時在成形后期成形載荷陡增，因而一般需要的設備噸位較大，無法加工模數(shù)和尺寸較大的齒輪。本文以直徑大于一米的大型齒輪為研究對象，設

2、計研究了一種大齒輪塑性成形新工藝。
　　本文以模數(shù)為20，齒數(shù)為60的圓柱直齒輪為例進行研究。坯料形狀為圓柱或圓環(huán)狀，外徑介于成形齒輪的齒頂圓與齒根圓之間。首先利用電磁感應加熱對坯料的外圈進行局部加熱，然后將其置于凸模與齒形墊板之間，三者被同步壓入凹模型腔。在凸模、齒形墊板和凹模型腔的作用下，坯料外圈發(fā)生塑性變形而逐漸形成齒形，同時芯部不發(fā)生形變。
　　利用有限元分析軟件DEFORM-3D對感應加熱過程及鍛造過程進行了仿真模

3、擬，通過不斷優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)參數(shù)與工藝參數(shù)找到了成形質(zhì)量佳，且成形載荷小的最優(yōu)工
　　藝。分析了大齒輪在成形過程中的應力應變場、金屬流動規(guī)律、載荷位移曲線，探索了加熱溫度、加熱層厚度、摩擦因子、凹模結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素對成形質(zhì)量以及成形載荷的影響。研究表明，該工藝可以有效降低成形載荷90％~95%，且最適加熱層厚度為齒高的1.4~1.7倍。
　　最后，為了驗證有限元模擬結(jié)果的正確性與該工藝的可行性，設計了驗證性試驗。試驗結(jié)果與有限元結(jié)