直齿内齿轮冷精锻成形工艺分析及实验研究

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1、直齿内齿轮冷精锻成形工艺分析及实验研究摘要随着汽车、摩托车、农用车辆和船舶等制造业的快速发展，对传动零件齿轮的质量要求越来越高。直齿内齿轮是汽车减速器产品中的关键零件，可以代替减速器上笨重粗大的结构，使现有的传动结构紧凑灵活。采用冷精锻工艺来成形内齿轮具有生产效率高、省材料、成本低、零件强度高、精度和表面质量好等特点，工业上的应用前景十分广阔。在对直齿内齿轮冷精锻成形工艺模拟分析前要建模，本文基于Pro／Engineer的参数化设计思想对内齿轮进行三维几何造型，并对模型的各个尺寸进行参数化处理，使尺寸之间建立一定的

2、约束关系。将复杂的内齿轮几何造型过程转化为一个由内齿轮关键参数构成的参数表，仅需在表中输入相关参数即可获得所需形状的内齿轮。提出了两类典型结构内齿轮(贯通内齿轮和非贯通内齿轮)的冷精锻成形工艺方案。运用数值模拟手段，对贯通内齿轮主要从齿轮模数、成形载荷、有效齿高以及模具寿命等方面对齿轮成形质量进行研究，获得满足工艺要求的合理的工艺参数。对非贯通内齿轮从成形载荷、齿轮精度和模具寿命等方面对两种可行方案进行对比，并得到这两种方案各自的适用条件。通过分析采用实心料挤压非贯通内齿轮的凹模受力情况，提出三层组合凹模结构。借助

3、人工神经网络和遗传算法对三层凹模结构设计参数进行优化，获得能充分发挥三层组合凹模材料性能的最优设计参数。最后对贯通内齿轮进行实验验证。通过实验得到齿形饱满，与数值模拟结果相吻合的齿件，进一步证明本文提出的制造贯通内齿轮的冷精锻成形工艺方案合理可行。关键词：直齿内齿轮冷精锻数值模拟贯通非贯通ProcessanalysisandexperimentstudyOilcoldprecisionforgingofstraightinnergearABSTRACTWiththerapiddevelopmentofautomob

4、ile，motorcycle，agriculturalvehicleandship，thedemandofgearqualityisincreasinglyhigh．Straightinnergearisoneofthekeypartsofreducer,whichcanreplacethelargeandheavystructureinreducer．andmaketheexistingtransmissionstructurecompactandflexible．Thereareagreatdealofadva

5、ntagesbyusingcoldprecisionforgingprocess，suchashigherproductionefficiency，savingmaterials，lowercosts，higherintensity，greaterprecisionandsurfacequality，etc．Thus，coldprecisionforgingwillhaveabrightfutureinindustrialapplication．Beforethesimulationanalysisofcoldpr

6、ecisionforgingprocessofinnergear,the3-DgeometricshapeofinnergearismodeledbasedontheparametricdesignideaofPro／Engineer．Eachsizeofthemodelistreatedbyparameterizedandcertainconstrainedrelationshipamongsizesisestablished．Therefore，thecomplexprocessofgeometricmodel

7、ingisconvertedintoaparametertablewhichiscomposedofsomekeyparametersofinnergear．Byusingsuchtable，arequiredshapeofinnergearcanbeobtainedjustinputtherelevantparametersofgear·Thecoldprecisionforgingprocessoftwokindsofinnergearwithtypicalstructure(hole．throughinner

8、gear&non·hole·throughinnergear)isproposed．Bynumericalsimulation，somekeyparameterssuchasgearmodule，formingload，effectivetoothheightanddielifeareresearchedonhole—throughinnergear’Sfo