新式大齒輪密閉細(xì)密定型技藝

    

　　工藝設(shè)計為某型號微車傳動齒輪鍛件，材質(zhì)為20CrMn，產(chǎn)品精度為8級。閉塞鍛造成形后，齒形內(nèi)部不需再進(jìn)行加工，只需對齒輪的端面、軸孔等部分進(jìn)行加工。行星傘齒輪鍛件行星傘齒輪的鍛件沒有設(shè)計飛邊，這與閉塞復(fù)合成形的思路是一致的。分模面選在分度圓的某個位置，實際情況有可能在此產(chǎn)生飛邊或毛刺，但可以通過對合模力的調(diào)整來克服這一缺陷。由于齒輪是按傳統(tǒng)的切齒工藝設(shè)計的，因而凡是面與面相交的地方都比較尖，這一點對鍛造是十分不利的，而這些地方往往在齒輪上是非工作面，所以在進(jìn)行傘齒輪鍛件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，特別是齒部設(shè)計時，應(yīng)盡量引入圓角。由于圓角半徑越大，對鍛造越有利，因此在條件允許時，應(yīng)盡量設(shè)計得大一些。一般按照上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定圓角半徑不小于0.7mm.由于齒頂在齒輪工作時不發(fā)生任何接觸，因此齒頂圓與齒面漸開線相交處取過渡圓角0.81mm；同時，在傘齒輪鍛坯的小端設(shè)計了一個凹坑，使金屬容易充滿齒輪的小端?？紤]到終成形在齒輪的大端，在此留有余量以便調(diào)節(jié)多余的金屬，此時鍛件留有的余量是設(shè)計的關(guān)鍵要素。

　　有限元數(shù)值模擬采用通用商業(yè)有限元軟件DEFORM-3D，對該齒輪的閉塞成形全過程進(jìn)行數(shù)值模擬，動態(tài)地反映行星傘齒輪閉塞成形的過程，并直觀再現(xiàn)成形過程中的缺陷，優(yōu)化成形工藝參數(shù)，并通過分析模具的受力情況，為預(yù)測模具的壽命提供參考。

　　初始模具及坯料位置坯料為塑性，模具為剛性，由CAD軟件導(dǎo)入后，劃分四面體網(wǎng)格30000個；材料牌號選美國鋼號AISI-5120[20-800]；邊界條件為常摩擦模型，剪切摩擦因子取為0.12；壓機(jī)速度為10mm/s；溫度為冷鍛溫度20。

　　模擬結(jié)果如所示為成形過程中材料充滿型腔的情況，成形過程可大致分為2個階段：第1階段金屬流動主要集中在上下凸模附近；第2階段毛坯變形量增大，流動方向主要為徑向分流，充填齒形，是齒形部分填充成形的重要階段，型腔各區(qū)域都能順利填充完全，齒頂圓角充滿，無塌角缺陷，齒跟處無折迭、裂紋等缺陷。

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