圓柱直齒輪冷精鍛關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、齒輪是汽車上的一個(gè)重要傳動(dòng)零件，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)齒輪的需求和生產(chǎn)技術(shù)的要求進(jìn)一步提高。冷精鍛齒輪與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的齒輪相比，具有產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高、能耗低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今齒輪生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)其研發(fā)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。本文圍繞圓柱直齒輪冷鍛成形的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，作了系統(tǒng)的研究。
　　 采用高壓扭轉(zhuǎn)與循環(huán)加熱冷卻相結(jié)合的方法，使20CrMnTi坯料產(chǎn)生形變與相變。數(shù)值模擬和物理試驗(yàn)表明該方案能有效細(xì)化晶粒尺寸

2、。采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法和數(shù)值模擬技術(shù)，以晶粒尺寸最小為目標(biāo)，以坯料高徑比、溫度、上模下行速度、下模扭轉(zhuǎn)速度、摩擦因子五個(gè)關(guān)鍵參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，對(duì)高壓扭轉(zhuǎn)成形工藝進(jìn)行優(yōu)化。在720℃與840℃溫度范圍，對(duì)坯料進(jìn)行循環(huán)加熱冷卻，找到最佳晶粒細(xì)化方案。最后將形變與相變相耦和，得到了具有耦合特性的晶粒細(xì)化方法。
　　 結(jié)合浮動(dòng)凹模工藝，對(duì)平端面圓柱直齒輪閉式鍛造開(kāi)展數(shù)值模擬研究，分析其成形機(jī)理，及工藝參數(shù)對(duì)成形載荷的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上

3、，對(duì)形變與相變耦合方法得到的坯料，進(jìn)行閉式鍛造成形實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與傳統(tǒng)退火后坯料閉式鍛造相比較，發(fā)現(xiàn)其成形載荷得到了極大降低。并根據(jù)數(shù)值模擬及物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)制造了加工20CrMnTi鋼質(zhì)平端面圓柱直齒輪用模具，開(kāi)展了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 根據(jù)徑向變形金屬流動(dòng)模式，提出適合大模數(shù)、大齒數(shù)的平端面齒輪成形新工藝，并進(jìn)行數(shù)值模擬和物理驗(yàn)證。與常規(guī)模式相比，該流動(dòng)模式下齒輪成形的載荷小。通過(guò)數(shù)值模擬找出該變形流動(dòng)模式下，金屬變形規(guī)律。

4、并系統(tǒng)地研究了齒數(shù)、模數(shù)、齒輪高度、摩擦、齒根圓角半徑、齒腔寬度與深度、溢流槽形狀與深度對(duì)其成形載荷的影響。通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)該成形工藝對(duì)于提高齒輪成形質(zhì)量、降低成形載荷和方便脫模等方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。
　　 針對(duì)帶有凸臺(tái)的圓柱直齒輪，基于局部加載能夠降低成形載荷的思想，提出整體加載預(yù)鍛與局部加載終鍛兩步成形方法。通過(guò)模擬分析，發(fā)現(xiàn)該成形方法對(duì)于高徑比大的齒輪，在保證其成形質(zhì)量的同時(shí)，能有效降低成形力。然而對(duì)于高徑比小的齒