圆柱斜齿轮滚轧成形工艺数值模拟.pdfVIP

精密制造与 自动化 2014年第3期 宋◇。◇。◇。◇。 。◇。◇。◇。e 工艺与装备 《 ◇ 圆柱斜齿轮滚轧成形工艺数值模拟术 乔 硕 孙 振 李晓冬 薛克敏 (合肥工业大学 材料科学与工程学院 合肥 230009) 摘 要 对螺旋角为20。和30。的圆柱斜齿轮的滚轧成形工艺进行了研究。依据体积不变原理，在确定齿坯直径的 基础上计算了滚轧轮齿顶圆直径、齿形尺寸等；利用有限元软件DEFORM一3D仿真分析了圆柱斜齿轮在滚轧成形 过程中金属的流动规律和等效应变场。 关键字 斜齿轮 滚轧 数值模拟 圆柱斜齿轮是汽车及机械行业中应用极为广泛 作用 。由于在工艺设计时，滚轧齿轮锻件 的尺 的传动零件 。由于其形状较为复杂且存在一定的螺 寸 已经确定 ，因此在设计轧轮齿形时，需根据 旋角 ，目前国内外生产该类型齿轮采用先粗锻制坯 齿轮锻件 的尺寸来确定轧轮尺寸。 再切削加工齿形的方法。切削加工使得金属纤维组 如 图1所示，要轧制出合格 的锻件 ，齿轮锻 织切断，降低了齿轮强度且材料利用率低，能源和 件 的齿根 高 (+ c)与齿 顶高m分别 同轧 轮 的 工时消耗大…。 齿顶高和齿根高相等，且两者齿厚需满足： =f 齿轮的滚轧成形是利用齿轮啮合原理的一种成 — 02。 式中， 01为齿轮锻件上分度 圆齿厚 ； o2 形工艺，可高效率、高精度、低消耗地成形机械零 为轧轮上分度 圆齿厚 ；f为周节 。 件 的渐开线花键 、各类齿形、油槽等。基于齿轮 的 滚轧成形工艺，利用有限元模拟软件DEFORM一3D 对圆柱斜齿轮的滚轧过程进行研究，分析了成形时 各因素的影响规律 ’，齿轮参数见表1。 表 1 影响成形的因素 (a)齿轮锻件齿形尺寸 名称 符号 法向模数 mn 1rnlTl 齿数 18 压力角 n 20。 齿顶高系数 h l 间隙系数 0_25 齿轮高度 H 1ITlIn 螺旋角 20。～3O。 (b) 轧轮齿形尺寸 图1 齿轮锻件与轧轮齿形尺寸示意图 1 理论计算 1．1 滚轧轮齿形的确定 1．2 齿坯尺寸的确定 要准确地在齿坯外 圆进行分齿且轧制出的 齿坯在滚轧过程 中为局部成形 ，变形部分 齿形接近标准齿形，轧轮的齿形参数 (如齿顶 圆 主要发生在齿形 。由于滚轧轮做的是旋转与进 直径、齿根圆直径、齿顶高、齿根高等)起决定性 给 的复合运动，且轧轮齿形凹槽与齿坯存在一 定的摩擦力，因此滚轧结束后所获得锻件不可 大学生创新实验计划项 目 编号：2011CXCY090 能完全接近标准齿形，需要给锻件 留有一定的 48 精密制造与 自动化 2014年第3期 充填齿腔存在速度差异，这在后续 的成形过程