%ae精锻成形工艺和模具设计的研究现状.pdf

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1、万方数据融技蝠怠博士·专家论坛直齿圆柱齿轮精锻成形工艺和模具设计的研究坝状安徽科技学院工学院陈丰魏宝丽夏显明[摘要]直齿圆柱齿轮精锻成形是一种极具开发前景的新工艺、新技术，相对传统切削加工方法而言，具有许多不可替代的优点。文章对直齿圆柱齿轮精锻成形工艺和模具设计研究的国内外现状进行了详细的阐述，并指出了所存在的问题，对其进一步的发展趋势进行了预测。[关键词】直齿圆柱齿轮精密锻造模具设计工艺方案直齿圆柱齿轮精锻成形是一种极具开发前景的新工艺、新技术，相对传统切削加工方法而言，其可以显著提高零件的内在和

2、表面质量，提高材料的利用率，减少加工工时，降低能耗，同时可获得合理的金属流线分布，提高承载能力旧，但是由于直齿(或螺旋)圆柱齿轮的高精度要求和渐开线齿形的允填困难，变形抗力大，模具寿命低等许多因素的影响，使得这类零件的精锻成形至今仍是握性加1二领域的难胚。研究表明要解决上述难题，其中最关键的就是直齿圆柱齿轮精锻成形工艺和模具设计的合理性，国内外许多学者对其开展了卓有成效的研究．取得了丰富的成果，但是由于问题的复杂性，至今还没有找到一种实用性强的模具和T艺设计方案．导致直齿圆柱齿轮精锻成形技术还不能进

3、人生产实用阶段。1．直齿圆柱齿轮精锻成形工艺和模具设计研究直齿圆柱齿轮几何形状复杂、产品的尺寸精度要求严格，因此其精锻成形尤其是冷精锻成形难度大，成形载荷大、产品质量与模具寿命不易保证。研究表明合理的模具结构和工艺方案设计是解决卣齿圆柱齿轮精锻成形难题的关键技术，国内外学者对此开展r大昔的研究。1984年KondoK提出带凸台齿轮冷锻的向心流动和离心流动条件，对平齐端面的圆柱街轮冷锻采取在毛坏或模具卜设减佧孑L的措施，来达到分流减压的日的P141。1990年美国Battle公司利用“推着穿过”原理进

4、行了挤压蜊柱齿轮成形的研究“。1993年OhgqaK进一步论述r分流减压原理的适用范围，从而使直齿圆柱齿轮分流精锻技术更加完善I“。Na异aiY提出将预制杯形件作为某些网柱齿轮冷锻的制坯措施．即通过拉延、整形、变薄拉延和压缩这四个工步实现具有较大沉孑L的圆柱齿轮冷锻成形n。60年代，国内有人对直齿圆柱齿轮精锻工艺做过探索．用高速锤精锻直齿圆柱齿轮，由于锻件精度低．模具寿命低等原闪而未能应用。英国Birmin小am大学对区齿圆柱衡轮精锻进行了．广泛研究18191“．于1987年提出了用空心锻坏精锻直齿

5、圆柱齿轮的浮动凹模原理，降低了直齿圆柱_}}『轮精锻的材料、锻压能量、锻胜力消耗，且齿形易于充满⋯I，但这种模具不适用于较大锻造力的情况．模具寿命低。1988年．在上述T作的基础上把厚擘管截成的环形坯料热锻成具有大中心孔的直齿网柱齿轮，齿面上留有0．6ram以卜的切削余量㈣．这一工艺仅适用于极少数具有大中心孔的苴齿圆柱齿轮，而且未解决成形出轮精度低和模具寿命低的『日l题．齿【fii仍需切削加工。1991年林治平等根据文献111I‘唰作了简易模具．存液压机上压铅和铝分别模拟直齿圆柱齿轮的热锻和冷锻．得

6、出了利腔充填情况及成形力的一些有益结论”⋯．但是变形材料、温度、模具结构、工作连续性和设备等方面都与生产实际相差较大；近年来．他总结了直齿圆柱齿轮精锻的多种工艺方案，设计r专用组合模．并进行了相应的T艺实验1141。但上述研究均是在实验事中进行的，尚未应用到生产实践中。DrecunVM等开发了，一套参数化的直齿圆梓齿轮精锻模CAD软件。青岛科技大学的田福祥对卣齿圆柱齿轮热精锻进行了深人研究，发明了直齿圆柱齿轮热精锻和冷推挤联合成形丁岂．研制丁用于生产的模具，精度达到9级，齿面无须切削加工即nT使用”

7、51”I；提出了渐开线齿廓线膨胀定理和推论．并论述了卣齿圆柱齿轮精锻模具齿形参数的设计计算方法及惯崩公式I”。田幅祥等研究开发r带有强力脱模装置的内齿轮热精锻模具和工艺，彻底解决了热精锻时成形难和脱模难的问题．并成功的应用于生产。取得r显著的经济效益ll‘I。吉林大学的寇淑清等用鼍维大变形弹塑性有限元法对齿轮冷精锻成形过程进行r数值模拟．对以闭式模锻为预锻和以闭式模锻、孔分流及约束分流为终锻的两步成形模式的变形流动情况进行r数值模拟分析。数值分析结果及工艺实验表明在终锻中采取分流，尤其是约束孔分流措

8、施对于降低T作载荷和提高角隅充填能力等方面十分有效”啊。山东大学的张清萍等利用正交试验法与数值模拟技术相结合的方法．解决了预锻模具型腔优化设计问题I“I。安徽科技学院的陈丰等利用自制的浮动模具研究了直齿圆柱齿轮精锻成形的力能参数、齿轮参数和冲压成型相关参数的关系．认为精锻成形的力能参数受到齿轮参数的影响．这一结论为齿轮精锻成形的实用化提供了可靠的参考依据1221。西安交通大学的程羽等对采用浮动凹模进行精锻成形的T艺进行r研究，指出单纯的浮动【u1模对于成形作用不大，采