同步器齿环模锻金属流动规律分析及工艺改进

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1、上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术同步器齿环模锻金属流动规律分析及工艺改进王梦寒，邵长伟，徐志敏，周杰（重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044）摘要：分析了同步器齿环模锻成形过程的金属流动特点，针对同步器齿环模锻成形后花键附件齿顶存在裂口的问题，为改善金属的充模流动状态，提出将齿形的充填由金属的径向流动为主变为轴向镦挤流动为主的模式。应用刚塑性有限元理论及数值软件，对同步环的模锻过程进行了模拟，得出齿顶裂口的原因是齿顶金属充不满所致。通过加大环坯的内、外直径，改变了环坯在模具型腔中的定位，工艺改进有效的改善了齿形形成过程中金属的径、轴向流动状况。模拟

2、结果显示，工艺改进后，花键上方齿顶成形饱满。批量生产后的产品检测未发现齿顶有裂口。关键词：同步器齿环；金属流动控制；均匀变形；数值模拟；裂口缺陷中图分类号：TH311;TG316.3文献标识码：A文章编号：1001-3814(2010)13-0019-04AnalysisofMetalFlowandTechnologyImprovementonSynchronizerRingPrecisionDie-forgingWANGMenghan，SHAOChangwei，XUZhimin，ZHOUJie(CollegeofMaterialScienceandEngineering,Chongqing

3、University，Chongqing400044，China)Abstract：Themetalflowrulerinsynchronizerringforgingprocesswasanalyzed.Inordertoeliminatethesplitonthetopofgearnexttosplineduringforgingprocess,theradialextrusionwasreplacedbythemethodofupsettingandextrudingtooptimizemetallicflowactions.Theforgingprocesswassimulatedb

4、yrigid-plasticfiniteelementmodelcombiningwithFEMsoftware.Theresultsshowthatthemajorfactorcausingsplitisdifficultfillingonthetopoftooth.Themetallicradialandaxialflowactionsofringtoothforgingareoptimizedbyextendinginsideandexternaldiameterofblankandmodifyingtheblankpositioningmode.Theresultsshowthatt

5、henewprocessachievessynchronizerringwithfullteeth.Thesplitdoesn'tappearinthetoothtopofquantityproductionrings.Keywords：synchronizerring;metalflowcontrolling;uniformdeformation;FEM;splitdefect同步器齿环是汽车变速器换档操作的关键零件，处所示，而其他齿形无此问题。裂口严重影响了齿环是一种外缘带有渐开线齿型的薄壁齿圈，环壁上有盲的使用性能，废品率也较高。本文从齿环模锻过程金槽或花键。某同步器齿环产品模型如图1

6、所示，材质为20CrMnTi，齿圈周围均布18个大齿和18个小齿，侧面均布3个凸出花键。此类零件的传统工艺是纯切削加工。为提高齿环性能及材料利用率，现主要采用精锻工艺成形，精密模锻出齿形等关键部分，然后机加工出端面及内锥孔螺纹面。此前虽对齿环的精锻工艺及模具寿命进行了研究[1-2]，但如何提高成品率仍是图1同步器齿环产品三维模型Fig.13Dmodelofthesynchronizerring困扰其精密成形的一个重要问题。某厂在对图1所示齿环锻件进行产品检测时发现，花键上方的小齿齿顶均出现了裂口，如图2中A收稿日期：2009-11-27基金项目：重庆市科技攻关重大项目（CSTC,2009AA

7、3012）；重庆市自然科学基金重点项目（CSTC，2009BA4065）作者简介：王梦寒（1975-），女，吉林农安人，副教授，博士，主要从事A金属塑性成形工艺及CAD/CAE/CAM技术研究；图2出现“裂口”的同步器齿环电话：023-66990160；E-mail：wmh9792@163.comFig.2Asplitonthesynchronizerring《热加工工艺》2010年第39卷第13期19金属铸