基于浮动凹模和齿腔分流原理的圆柱直齿轮冷精锻技术

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1、基本信息项目名称:基于浮动IU1模和齿腔分流原理的阏柱直齿轮冷精锻技水来源：第十二届“挑战杯”作品小类：能源化工大类：科技发明制作A类简介：圆柱齿轮足汽车自动变速器上的重耍零件，其形状复杂，材质、尺寸粘度、表而质量及综合机械性能均要求很高。针对圆柱直齿轮冷锻的凼难性，提出了齿腔分流工艺，并结合浮动P1模技术，通过数值模拟与物理实验相结合的方法,成功制备出钢制阏柱直齿轮，并H.成形过程大大的降低了工作载荷，提高了材料利用率，推动了阀柱直齿轮冷精锻T.艺的实用化进程。详细介绍：圆柱齿轮足汽车自动变速器上的重耍零件,其

2、形状Ji杂，材质、尺寸粘度、农而质量及综合机械性能均要求很岛。我国现阶段圆柱齿轮的生产主要还足切削加工齿形，这种加工方法对坯料的形状精度要求较髙，耑要对坯料进行一定的预处理，而H.W料利用率低，生产效率低，产品成木高，同时山于金属纤维被切断从而降低了W轮强度和使用寿命，W此，采用切削加工，耗工费吋，浪费能源，污染环境，已不能适应大批®虫产的需耍。冷精锻成形是近年來迅速发展起来的■•种粘密塑性成形新工艺。该工艺不仅只有A*粘、效、优质低耗等优点，而且可以兄著提岛了产品质觉，降低生产成本，提a产品的市场竞争能力。圆柱

3、齿轮的冷粘锻足在冷锻基础上发展起米的，闪成形时不s?要加热坯料，成形零件具打表面质景髙，尺、r精度髙等特点，似成形时材料的温度低，变形抗力岛，流动性差，致使锻造载荷陡增，W形充满闲难，模具变形磨损严重，寿命低，附碍了冷锻工艺的推广。1+1此，研究组提出了岡柱齿轮的冷精锻成形新工艺，即采用分流质理和约束分流的力*法，丼结合浮动凹模结构，实现圆柱直齿轮的净近成形工艺。图1为没计的模其有限元模型。图1宥限元模型根据浮动凹模技术和齿腔分流法没计的生产用模具工装如图2所示，锻件放入模膛内，上模座带动上凸模下行，利用凸、川模

4、自身异向进行定位，k凸模先利用模逛异入門模内，然后带动門模一起向K运动完成冷锻成形。之后上模崦上行，张开一定高度后在門模上放入环形件，然后模崦下行，通过环形件继续下压浮动凹模，同时将锻件顶出凹模型腔。上模座再次上行到一定位贾，取下环形件和锻件之后上模庵W上行，通过拉杆将IN模复位。之后进行下一次锻造成形。整个锻造过程中，下凸模的齿形部位始终保持在川模艰腔内，川模沿导柱下滑，这种结构能够有效地利用轴向摩擦力，以利于上、K角落的充填，1上模座2上垫板3上垫片4法兰5上凸模6模奩7压簧8定位销9下校崦10下垫板11压板

5、12下凸校13浮动凹模14坯料15拉杆图2生产用模共简图齿腔分流法足在凹模标准齿腔的顶端设咒分流型腔。如图3所示，只要齿形最难充填的上下炻隅及齿顶梭线部分的充坝超过标准齿腔时，即可停lh加载。锻件只耑要经过少觉的外缘车削或者膺削，不耑要加工齿面，就可以得到精度很髙的齿轮零件。而H.能够介效避开冷锻鉍后阶段的载荷急剧L7I•。阁3W•腔分流門模W形轮廓线对M柱:ftW•轮锻件成形过程进行建模及汁算机仿真，并设计校从工装，如图4所示，进行物理实验，成功试制出钢制圆杜H齿轮，得到的锻件如图5,也形成形完好，经过少觉的外

6、缘车削或磨削能够得到合格的边轮零件。并且验证，齿腔分流法与传统封闭式冷锻相比，载份下降了50%。图4实验模M•实物图图5实验锻件图通过数值校拟及物理实验验证，此新丁.艺效改变摩擦条件，改善坏料介校具彻腔的充填情况，减小模具表ifti的接触re力，降低成形载荷，减少模具摩擦，提岛/产品粘度，降低/成本，能极大的推动圆柱直齿轮冷锻实用化的研究。（收起）作品图片作品专业信息设汁、发明的M的和基本思路、创新点、技术关键和主耍技术指秘作品设计S3的：圆杜齿轮的冷精锻成形吋，零件共冇表而质®高，尺寸精度高等特点，｛H.成形吋

7、材料的温度低，变形抗力商，流动性差，致使锻造载荷陡增，齿形充满闲难，模具变形磨损严重，寿命低，阻碍了冷锻工艺的推广。由此，研究组提出了圆柱齿轮的冷粘锻成形新工艺，即将圆柱汽齿轮的冷ffl锻成形与浮动川模及齿腔分流原理相结么，成功制备岀钢制阏柱汽齿轮，劣现阏柱直齿轮的净近成形。基本思路：1、利川分流原理和约束分流的方法，并采川浮动川模结构，设计模具工装；2、建立行限元模麼，对阀杵直齿轮的冷精锻成形新工艺过程进行数值模拟：3、根据数值模拟和分析结果，采用闭式模锻工艺，冷精锻成形阅杵也轮。创新点：将浮动凹模技木与齿腔分

8、流法相结合，开展0柱直说轮的冷精锻成形工艺研究，有效改靑了坯料在模具型腔的充填情况，减小模具表面的接触IK力，降低成形载荷，减少模具摩擦，提岛产品粘度，降低成本，极大的推动闞柱.ft齿轮冷锻实川化的研究。技术关键:1、稍确模拟闞柱ft齿轮冷粘锻成形过程，举握冷锻过程屮金属流动规律，制定出最佳冷精锻成形丁艺；2、设计和制造阀朴:齿轮冷精锻精密成形工装；3、完成典型钢制阏柱宜