檔位齒輪坯精鍛成形的數(shù)值模擬研究及工藝優(yōu)化.pdf

1、檔位齒輪坯是一個中心對稱的圓餅類鍛件，是機動車變速箱重要的傳動部件。相對于常見的直齒輪坯，斜齒輪坯，錐齒輪坯等，心部與外圓連接處的筋部齒形深而窄，且對零件的強度和疲勞壽命，位置精度有較高的要求，所以它是一種難度系數(shù)介于常見齒輪坯和齒輪之間的鍛件。隨著我國機械裝備行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對齒輪的需求量越來越大，質(zhì)量要求要求也越來越高，然而我國企業(yè)由于發(fā)展的不均衡性，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，普遍存在的質(zhì)量缺陷如:折疊，刮料，充不滿，位置精度低等成為了

2、制約我國齒輪精鍛技術(shù)的發(fā)展和普及的主要因素。
　　目前檔位齒輪坯的比較成熟的精鍛成形工藝有兩種：一種是開式精鍛，一種是閉式精鍛。開式精鍛是發(fā)展較早的精鍛技術(shù)，但由于工序繁多，產(chǎn)生大量飛邊，材料利用率低，能耗大等而逐步被閉式精鍛所取代，閉式精鍛不但材料利用率高，而且設(shè)備噸位較低，能耗較小，成形質(zhì)量好。然而多數(shù)企業(yè)的技術(shù)人員仍是以一些成熟的經(jīng)驗作為設(shè)計準(zhǔn)則，試模周期較長，成本較高，耗能較大，而且不能綜合考慮成形缺陷形成的各個因素，造成

3、設(shè)計結(jié)果與實際情況相差甚遠(yuǎn)，從而給企業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
　　本文以重慶秋天齒輪有限公司生產(chǎn)的某三檔檔位齒輪坯為研究對象，經(jīng)過深入研究該鍛件原始工藝方案的成形缺陷，利用分流原理提出了分流工藝方案，制定了預(yù)終鍛鍛件圖，設(shè)計了兩套分流模具結(jié)構(gòu)，預(yù)鍛圓形分流上模和凹槽的分流下模（弧形凹槽和帶斜度凹槽），利用DEFORM-3D軟件建立了有限元模型對原始工藝方案和分流成形工藝方案過程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析對比兩個工藝方案的優(yōu)缺點。對原始方案

4、的模具結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)如拔模斜度，圓角半徑，凸臺高度等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后的方案鍛件筋部齒形成形效果良好，且預(yù)終鍛成形載荷較原始方案分別降低了約40％和20%。通過在300噸曲柄摩擦壓力機上預(yù)鍛成形，在400噸曲柄摩擦壓力機上終鍛成形進(jìn)行生產(chǎn)試制，結(jié)果表明不僅缺陷得到消除，而且位置精度也達(dá)到設(shè)計要求，產(chǎn)品合格率高，驗證了優(yōu)化后分流工藝方案的可行性。
　　通過本課題的研究，把檔位齒輪坯精鍛成形過程與塑性有限元技術(shù)、數(shù)值模擬仿真分析技術(shù)