基于數(shù)值模擬的多排鏈輪半精鍛成形研究.pdf

1、多排鏈輪與傳動鏈條相配合，用來傳遞和轉(zhuǎn)移平行軸之間的旋轉(zhuǎn)運動，被廣泛應用在機械設備的傳動系統(tǒng)中。多排鏈輪作為一種帶齒的異形件，其零件結構比較復雜，工作環(huán)境比較惡劣，在實際工作中對其強度和耐磨性有著相對較高的要求。通常情況下，多排鏈輪是通過鑄造、鍛造或切削加工的方法進行生產(chǎn)。該方法生產(chǎn)的鏈輪工件其齒形部位的加工余量大，齒面粗糙度高，生產(chǎn)周期長，并且強度相對較低，耐磨性較差。在實際應用中很容易使鏈輪傳動系統(tǒng)產(chǎn)生振動、滑鏈、跳鏈及打轉(zhuǎn)等不利現(xiàn)

2、象，嚴重影響了鏈傳動系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，并降低了機械設備的服役壽命和周期。
　　針對上述問題，本文采用數(shù)值模擬和實驗驗證相結合的方法，以多排鏈輪(鏈號06B)為研究對象，結合國標GB/T1243-2006的規(guī)定，分析了多排鏈輪零件的幾何造型，齒形特點及結構特征，提出了多排鏈輪半精密模鍛成形新工藝，并在此工藝基礎上設計出“兩圓弧一直線”的鍛件新型齒廓。利用有限元軟件Deform-3D V10.2模擬分析了多排鏈輪半精密模鍛成形過程中坯料

3、的變形與充型情況，對鏈輪鍛件的齒形加工余量、坯料形狀、連皮位置及凸模芯子直徑等關鍵參量進行了優(yōu)化，確定了多排鏈輪半精鍛鍛件的最佳結構型式。根據(jù)有限元模擬的結果設計出了實心坯料和空心坯料的兩種鍛件圖，確定出了模具成形部位零件的最佳結構形式，并分別設計了帶緣凸模、預應力式凹模、鏈輪項塊等關鍵部件的結構。利用模擬軟件中的受力分析模塊對凹模模芯和預應力圈結構分別進行了強度的校核，最后給出了多排鏈輪半精鍛成形的浮動模具結構圖，并運用該結構形式的模

4、具進行了相關試驗。
　　模擬結果還表明:實心坯料和空心坯料在齒腔充滿時的最大等效應力分別為133MPa和147MPa，實心坯料在相同條件下的應力集中程度和各處的形變應力比空心坯料小。連皮位置取距離下端面鍛件高度的1/3處，凸模芯子直徑取26mm時較為合理。凹模模芯沿其軸向和徑向分布的最大等效應力分別為1380.46MPa和1226.83MPa;預應力圈沿其軸向和徑向分布的最大等效應力分別為808.41MPa和856.73MPa，均

5、明顯小于模具材料的屈服極限，雙層組合式凹模的強度能夠滿足多排鏈輪半精鍛工藝的要求。根據(jù)實驗室現(xiàn)有的設備條件，用1060鋁合金對多排鏈輪半精鍛成形工藝進行試驗驗證，得到了多排鏈輪鍛件的載荷曲線圖、最佳試驗溫度、成形效果圖及外形尺寸。結果表明:利用該模具生產(chǎn)的鏈輪鍛件其齒形填充飽滿、齒廓形狀規(guī)整、殘余飛邊量少;當坯料在室溫條件下成形時，實心坯料和空心坯料在鍛造完成時的最大載荷分別為1784.79KN和1468.48KN;當坯料在350℃條件