直齒圓柱內(nèi)齒輪精密成形初步研究.pdf

1、直齒圓柱內(nèi)齒輪（以下簡稱內(nèi)齒輪）是機(jī)械傳動中的典型零件，其尺寸精度要求高，強(qiáng)度要求好。傳統(tǒng)的切削加工由于破壞了金屬的纖維流線，導(dǎo)致輪齒強(qiáng)度和疲勞壽命不夠高，同時材料利用率低、成本高。采用精密成形方式是解決這些問題的有效方式。根據(jù)已有的模鍛、擠壓、旋壓等內(nèi)齒輪精密成形工藝研究，本文提出了圓環(huán)坯料“預(yù)劈擠+反向終劈擠”內(nèi)齒輪兩步劈擠成形工藝。
　　本研究以齒數(shù)18、模數(shù)3、齒寬30 mm的漸開線內(nèi)齒輪作為研究對象，用內(nèi)徑52 mm，外

2、徑80 mm，高度30 mm的圓環(huán)坯料進(jìn)行劈擠研究，通過三維建模、數(shù)值模擬優(yōu)化、物理實驗，最終得到了符合要求的鉛制件。主要研究工作為預(yù)成形模具優(yōu)化、數(shù)值模擬實驗規(guī)律總結(jié)及物理實驗與數(shù)值模擬結(jié)果對比。
　　通過研究得出：用劈刃傾角和劈分角均為60o的劈楔，一步劈擠內(nèi)徑52mm，外徑80 mm的圓環(huán)坯料時，當(dāng)劈刃側(cè)面夾角φ≤80°，徑向劈入深度h0≥3.4 mm時可以避免產(chǎn)生折疊。但一步劈擠無法避免端面塌角缺陷且容易出現(xiàn)齒頂欠充滿。<

3、br>　　采用兩步成形工藝。確定預(yù)成形件周向凹凸，呈淺齒狀，劈出端具有一定高度隆起，且徑向直徑小于劈入端。模擬優(yōu)化得出預(yù)成形主要參數(shù)：劈入端齒頂圓直徑D1=φ47.6，齒根圓直徑d1=φ50.6；末端齒頂圓直徑D2=φ51.6，齒根圓直徑d2=φ59.6；端面預(yù)留金屬高度△B=5mm，預(yù)留徑向?qū)挾取鱀=6 mm，預(yù)成形凸模成形端劈入深度8 mm，凸模劈刃傾角θ=80°。
　　根據(jù)最優(yōu)的模擬結(jié)果制造實物模具進(jìn)行物理實驗，制作鉛坯料；

4、預(yù)成形階段凸模下行，坯料被劈分，劈出端開始成形隆起輪廓，劈入端成形坯料與齒形之間的起伏過渡輪廓，當(dāng)劈入深度為39 mm時得到合格的預(yù)成形件；將預(yù)成形件劈出端朝上置于終成形模具，凸模完全穿透凹模后得到了合格的內(nèi)齒輪工件。
　　研究表明，內(nèi)齒輪一步劈擠在合理的模具結(jié)構(gòu)參數(shù)下可以避免產(chǎn)生折疊，但是無法消除端面塌角缺陷，且齒頂不容易填充飽滿。通過劈擠預(yù)成形可以彌補端面塌角，齒頂填充不滿問題，同時能降低成形力，最終獲得齒廓清晰、齒頂填充飽滿