齒輪坯開式模鍛成形數(shù)值模擬研究.pdf

1、開式模鍛是在一定溫度下,利用壓力的作用使坯料在帶有飛邊槽的模腔內(nèi)產(chǎn)生塑性變形并形成具有預(yù)定形狀的無缺陷產(chǎn)品的一種鍛造生產(chǎn)方式,它是制造零件毛坯的重要手段,在機(jī)械,船舶,汽車等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。為了使坯料成形時更好地充滿型腔特別是充滿型腔的尖角和高筋處,開式模鍛必須采用合理的飛邊槽,開式模鍛對飛邊槽形式以及確定飛邊槽橋部的高度h、寬度b、圓角半徑r、摩擦因子m和傾角α有比較高的要求。飛邊槽的形式及參數(shù)選擇是否恰當(dāng),不僅對鍛件填充性有著重要

2、的影響,而且對模具的壽命、材料的利用率都有著重要的影響。本文以陜西某廠生產(chǎn)的某型號常嚙合齒輪為研究對象,首先進(jìn)行齒輪坯的模鍛工藝制定及模膛設(shè)計。其次,根據(jù)剛塑性有限元法,獲得了變形過程中金屬的填充情況、變形力、溫度場和應(yīng)力場,對成形缺陷的成因進(jìn)行了分析,研究了鐓粗時的壓下量△H、始鍛溫度和摩擦條件對鍛件成形過程的影響,優(yōu)化并獲得了能夠鍛出合格鍛件的工藝及模具參數(shù)。得出壓下量△H=117.5mm,齒輪坯成形過程所需要的變形力較小,有利于提

3、高模具壽命,同時為避免鍛件過燒,建議選取1000℃作為始鍛溫度,以獲得質(zhì)量較好的鍛件。為了研究飛邊槽形式和參數(shù)對金屬成形過程的影響,選取普通飛邊槽和楔形飛邊槽為研究對象,采用正交試驗(yàn)法,研究兩種飛邊槽形式和參數(shù)對齒輪坯變形過程的變形力和填充性影響,得出了影響齒輪坯成形的關(guān)鍵因素,并在此基礎(chǔ)上提出了飛邊槽參數(shù)的優(yōu)化方案。由正交試驗(yàn)分析了普通飛邊槽和楔形飛邊槽的尺寸參數(shù)對齒輪坯變形力的影響,其規(guī)律：普通飛邊槽高度h對變形力F的影響最為顯著,

4、其次為飛邊槽寬度b,推薦飛邊槽高度h值2.5-3.5mm,圓角半徑r在1.5mm-2.5mm之間取值；楔形飛邊槽的尾端高度H對變形力F的影響最為顯著,其次為楔形角α,推薦尾端高度H值在1.5-2.0mm之間取值,圓角半徑R在1.5mm-2.0mm之間取值；分別選取16組試驗(yàn)中變形力最佳尺寸組合,即：普通飛邊槽選取b=12mm,h=3.5mm、r=2.0mm,楔形飛邊槽選取a=9°,b=8mm,H=2mm,R=2.0mm,楔形飛邊槽所需的