直齒圓柱齒輪擠壓成形工藝分析及優(yōu)化.pdf

1、齒輪在機械領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛，其主要作用是傳遞動力，改變運動的速度和方向，具有功率范圍大、傳動效率高、傳動比準(zhǔn)確、使用壽命長、安全可靠等優(yōu)點。采用冷擠壓技術(shù)制造的齒輪，不僅具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、后續(xù)加工工序少等特點，而且能夠形成沿齒形均勻分布的金屬纖維組織，微觀缺陷少，從而顯著提高齒輪的力學(xué)性能。但是由于直齒圓柱齒輪冷擠壓成形技術(shù)的難度較大，特別是齒形充填困難、模具磨損嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低等問題，使得直齒圓柱齒輪冷擠壓技術(shù)還未在實際生

2、產(chǎn)中得到一定程度的應(yīng)用。
　　本文借助正交試驗設(shè)計，以成形后齒輪總長度、上端面縮孔深度、下端面塌角長度、有效齒輪長度、成形載荷峰值等作為衡量直齒圓柱齒輪正擠壓成形效果的指標(biāo)，采用有限元分析方法獲得了凹模入模角、凹模工作帶長度、毛坯直徑系數(shù)、摩擦系數(shù)、擠壓速度等因素對直齒圓柱齒輪冷擠壓成形工藝的影響規(guī)律。正交試驗結(jié)果表明:凹模入模角和毛坯直徑系數(shù)對直齒圓柱齒輪正擠壓成形質(zhì)量影響最大，摩擦系數(shù)次之，而工作帶長度和擠壓速度對成形結(jié)果幾乎

3、沒有影響。減小入模角，可以有效減小上端面縮孔深度、下端面塌角長度、成形載荷峰值，從而增大有效齒輪長度;毛坯直徑系數(shù)和摩擦系數(shù)對成形質(zhì)量中各指標(biāo)的影響情況不盡一致。
　　為了改善直齒圓柱齒輪正擠壓出現(xiàn)的上端面縮孔現(xiàn)象，本文在正交試驗的基礎(chǔ)上，提出了三種坯料預(yù)成形設(shè)計方案和凸模下端面形狀優(yōu)化設(shè)計方案。數(shù)值分析結(jié)果表明坯料預(yù)成形設(shè)計難以改變直齒輪成形后的上端面縮孔現(xiàn)象，而改進(jìn)的凸模下端面形狀設(shè)計能夠有效改善正擠壓出現(xiàn)的上端面縮孔現(xiàn)象，從

4、而使直齒圓柱齒輪的成形效果和原材料利用率顯著提高。在凸模下端面形狀的優(yōu)化設(shè)計參數(shù)中，凹形深度對直齒輪成形后的效果具有重要影響，當(dāng)凹形深度h=5mm時，能夠獲得最小的上端面縮孔深度;凹形徑向尺寸對直齒輪成形后的影響效果較大，當(dāng)凹形徑向尺寸為齒根圓直徑時，能夠獲得最小的上端面縮孔深度;圓角半徑對直齒輪成形后的影響最小，當(dāng)圓角半徑r=2mm時，能夠獲得最小的上端面縮孔深度。
　　本文通過對正擠壓成形后的模具進(jìn)行彈性變形分析和對齒輪件進(jìn)行