大模数高凸台圆柱直齿轮温精密成形技术研究

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1、大模数高凸台圆柱直齿轮温精密成形技术研究摘要随着汽车工业的飞速发展，对圆柱直齿轮的精密成形提出了更高的要求。闭塞式精密塑性成形工艺适合于成形一些形状复杂、尺寸要求、表面质量和使用要求较高的零件。目前，这种工艺受到世界各国的普遍重视。本文所研究的是大模数高凸台圆柱直齿轮的温精密成形技术。大模数高凸台圆柱直齿轮是汽车工业上有特殊意义的零件。约束分流理论在齿轮的实际生产中得到充分的利用。本文提出了浮动凹模一梯形槽约束分流的方法，将梯形槽作为约束分流的装置用于大模数高凸台圆柱直齿轮的温精密成形。采用该方法可以一步成形得到合格的齿轮。本文利用浮动凹模一梯形槽约束分流的方法设计一套模具工装

2、，并设计加工了试验装置。采用常温下具有高温金属相似力学特性的工业铅为材料，进行试验研究。采用与试验相同的参数，对大模数高凸台圆柱直齿轮的精密成形过程进行了三维刚塑性有限元数值模拟。数值模拟结果与试验结果相吻合。通过数值模拟与试验研究得到了该齿轮在变形过程中金属的流动以及变形机理。从模拟及试验结果表明：采用浮动凹模一梯形槽约束分流方法成形大模数高凸台圆柱直齿轮能够提高齿形充填情况并有利于降低变形压力。针对模拟与试验结果中发现的齿轮下凸台充填困难的问题，将模具结构与坯料形状进行了改进。经过数值模拟验证了所采用工艺方案的合理性。并利用改进的工艺方案，采用35#钢作为模拟材料，进行了三

3、维刚粘塑性有限元数值模拟。得出35#钢在400℃温成形时模具、锻件的温度分布情况以及锻件的应力应变分布图。关键词：精密成形；约束分流；大模数；高凸台；圆柱直齿轮：数值模拟StudyonWarmPrecisionForgingofSpurGearswithBigModulusandHighBossAbstractWiththedevelopmentoftheautomobileindustry，highrequirementsonplasticformingofspurgearsareputforward．Fullyclosedpreciseplasticformingproce

4、ssesaresuitabletotheforgingwhichhavecomplexshape，highdimensionaccuracy，goodsurfacequalityandusingproperties．Atpresent，thisprocesshasbeentakenmoreandmoreattentionfromallovertheworld．Thispaperdealswithwarmprecisionforgingofaccuratespurgearswithbigmodulusandhighboss．Thespurgearswithbigmodulusan

5、dhighbossarecritiealpartsintheautomobileindustry．ConstraineddividedflowmethodiSappliedsuccessfullytothesegears．Trapeziformgroove，asconstraineddividedflowdevice，isusedtofillupboththespurgearandthehighboss．Thegearscanbeproducedinodestepprocessoperation．Bytheadoptionofactivedie·-Trapeziformgroo

6、veconstraineddividedflowmethod，thedieisspeciallydesignedandmanufacturedforwarmprecisionforgingofspurgearswithbigmodulusandhighboss．Thetechnologicalexperimentontheprecisionforgingofspurgearswithbigmodulusandhighbosshasbeendone．Theformingofthespurgearsissimulatedbythreedimensionalrigidplasticf

7、initeelementmethod，thematerialofthebilletisPb．Byfiniteelementanalysisandexperimentalstudy，metalflowbehaviorsanddeformationmechanicsofspurgearswithbigmodulusandhighbosswhichtreatedbyprecisionforgingareobtained．Thenumericalsimulationresultsareingooda