《锻压齿轮.docxVIP

齿轮锻造技术南通大学范泽润王海龙胡金飞孙宇航李军宛沪生祁瑞格陈娟 肖月 姚银珍摘要本文介绍了精密锻造成形在汽车齿轮制造中的应用,总结了各种齿形精密锻造的关键技术,特别提到分流锻造在齿形成形方面的应用。齿轮精密锻造成形是一种优质、高效、低消耗的先进制造技术，被广泛地用于齿形零件的大批量生产。（楷体_GB2312五号）关键词精密锻造分流锻造闭塞锻造（楷体_GB2312五号）一、圆柱齿轮锻造1、圆柱齿轮的滚扎成型1.1齿轮滚扎成型原理齿轮轧制成形目前主要分为热轧和冷轧[1]。热轧齿轮一般将安装在轧机上的齿坯感应快速加热到l00O℃，此时金属流动性好，容易成形，而且轧制速度快，热量还来不及向齿坯内部传导，齿坯内部则保持较低温度和较高的硬度和刚度，使齿坯处于外柔内刚的理想状态，然后利用与所需齿轮的配对齿轮对齿坯进行，齿轮滚轧成形工艺就是一种高效率生产高强度，高精度齿轮的方法。齿轮滚轧成形是以齿轮展成法为基础，使坯料产生塑性变形而生产齿轮的方法[2-4]。热轧齿轮的力小，而且金属纤维沿轮廓变化，有利于提高齿轮强度。冷轧与热轧齿轮原理相同，只是冷轧是在室温下进行，因此，冷轧成形力较大，但冷轧成形齿轮精度高。它多用于模数的传动齿轮和细齿零件。轧制成形的齿轮根据生产条件的不同，精度也会有所变化。工艺与切屑工艺相比，最明显的优势就是生产效率高，材料利用率高，齿轮强度高。于荣贵，D．Schmoeckl等人指出热轧成形齿轮的精度可以达到IT6～IT8。洛阳东方红拖拉机厂指出热轧成形的齿轮精度与冷轧相比较大，用热轧成形齿轮余留O．1--49．25mm加工余量，进行冷挤精加工提高齿轮精度。并用实验证明冷挤精加工工艺将热锻齿轮精度提高l-2个精度等级‘26H381。1.2齿轮滚扎过程中参数计算正文部分直齿圆锥齿轮摆辗成形的辗压力随摆头倾角、下模进给速度、摩擦系数以及摆辗阶段等因素的变化而变化。通过有限元模拟分析,对最大辗压力与下模进给速度和摩擦系数的关系进行了研究,得出了有关规律:在摆角γ取2°时,进给速度从1.5增加到3.5 mm.s-1时,辗压力增加106%~176%;摩擦系数从0.12增加到0.50时,辗压力增加23%~64%。研究结果对优化工艺参数、摆辗设备的结构设计和模具强度设计具有指导意义。摆辗成形过程中, 坯料和模具受力的大小和受力区域都在随摆头的转动而变化。影响摆辗力的因素主要有摆头倾角、下模进给速度和摩擦系数等。在本文模拟分析中, 将机器的摆头角定为2°, 只改变摩擦系数和下模进给速度[5-6]。金属在冷塑性成形的情况下, 坯料与模具之间的摩擦系数变化范围大致为011～014 ; 下模的进给速度为115 ～315 mm, 速度过大将严重影响模具寿命, 过小会使生产效率过低。本文对这两组参数适当组合利用DEFORM23D 软件模拟得出在不同参数下的最大辗压力, 表1 列出了摆角γ在2°时, 进给速度υ、摩擦系数μ与最大辗压力p 的关系。1.3数值模拟及结果分析表1 　最大辗压力p ( kN) 数值表(γ= 2°)Table 1 　Data of p ( kN) (γ= 2°)根据表1 绘制最大辗压力与进给速度曲线和最大辗压力与摩擦系数的曲线, 如图3 、图4 所示。从根据图3 可知, 4 条曲线很相似, 可以将它们拟合成一个函数:p = ( A0 + A1υ+ A2υ2 + A3υ3 + A4υ4 ) ×103 (2)式中, p 为最大辗压力( kN) ; υ为下模进给速度(mm ?s - 1 ) ;A0 , A1 , A2 , A3 , A4 为常数, 随摩擦系数μ的变化而变化。同样, 从图4 可知,5 条曲线很相似, 可以将它们拟合成另一个函数:p = ( B0 + B1μ+ B2μ2 ) ×103 (3)式中, p 为最大辗压力( kN) ; μ为摩擦系数; B0 ,B1 , B2 为常数, 随速度υ的变化而变化。在实际生产实践中, 由上面分析并拟合公式(2) 及(3) , 可以根据摆辗工艺参数的变化计算出辗压力的变化范围, 选择最佳的参数配合, 从而减小辗压力。通过对轿车直齿圆锥齿轮冷摆辗成形中的下模进给速度和摩擦系数对最大辗压力的影响进行了有限元分析, 得出了如下规律:(1) 进给速度在115～315 mm ?s - 1 范围内, 随着进给速度的增大, 最大辗压力上升, 而且曲线斜率也不断上升, 意味着上升的速度不断加快; 不同摩擦状态下的曲线呈现平行曲线状, 且摩擦力越大, 曲线越高; 进给速度从115 增至315 m时,辗压力增加106 %～176 %。(2) 摩擦系数在0112～015 范围内时, 随着摩擦系数的增大, 最大辗压力上升, 但曲线的斜率在不断下降, 意味着上升的速度不断减慢; 不同的进给速度下的曲线呈现平行曲线