收稿日期:20031020基金项目:山东省自然科学基金重点项目(Z2000A01)资助作者简介:张清萍(1972-),女(汉),山东,博士研究生E -mail:qingpingzhang@sina.com张清萍文章编号:1003-8728(2004)12-1487-04齿轮冷精锻工艺预锻模具齿形优化设计张清萍,赵国群,栾贻国(山东大学模具工程技术研究中心,济南 250061)摘 要:在直齿圆柱齿轮两步成形冷精锻工艺中,预锻模具齿形设计对改善材料填充性能,降低成形载荷具有重要意义。
本文采用正交试验法与数值模拟技术相结合的方法,来解决预锻模具型腔优化设计问题。
选取了描述预锻模具几何形状的3个参数作为影响因素,以预锻终锻总载荷值为指标,通过有限元模拟分析来获得虚拟试验结果,最终确定预锻模具型腔几何形状参数的最佳值,为提高齿轮精锻成形质量提供有效依据。
关 键 词:直齿圆柱齿轮;冷精锻;有限元;正交试验法中图分类号:T G376 文献标识码:AOptimization of Tooth Form of Preform Die for Cold Precision Forging Process of Spur GearZHANG Qing -ping,ZHAO Guo -qun,LUAN Y-i guo(Engineering Research Center for Mold &Die,Shandong U niversity,Jinan 250061)Abstract:Tooth form of preform die is important for im proving the filling of g ear teeth using a lower forging load in the two -stage cold precision forging process of spur gears.Orthogonal ex perimental method is combined w ith numerical simulation to solve the optim ization of tooth form of preform die.Three g eometry parameters of preform die are chosen to be the factors and total load of preform and f-inal forg ing is used as index.The experimental results are obtained by finite element analysis.Finally ,the optimal parameters of perform die are found,which provides a reliable reference for the improve -ment of quality of forging gears.Key words:Spur g ear;Cold precision forging ;FEM;Orthogonal ex perimental method齿轮在机械产品中应用广泛,加工技术繁多。
冷锻成形工艺冷锻成形工艺是一种常用的金属加工技术，通过在常温下对金属材料施加压力，使其变形成所需形状的工艺过程。
与热锻相比，冷锻成形具有许多优点，如更高的精度、更好的表面质量和更高的强度。
冷锻成形的基本原理是利用金属材料在受到压力时，分子间的结合力得到改变，从而使其发生塑性变形。
这种变形过程是在常温下进行的，因此可以避免金属材料的热膨胀和热变形问题，同时还能保持金属材料的细致晶粒结构和原始性能。
冷锻成形工艺主要包括以下几个步骤：准备工作、原料加工、模具设计、锻造操作和后续处理。
在准备工作阶段，首先需要确定所需的产品形状和规格，并选择合适的金属材料。
然后，根据产品的要求，设计和制作适用的模具。
模具是冷锻成形的关键，它直接影响到成品的质量和精度。
原料加工是指将金属材料切割成适当的尺寸和形状。
这一步骤通常需要使用切削工具，如切割机和剪切机，以确保材料的准确度和一致性。
模具设计是冷锻成形过程中的关键步骤。
模具设计应考虑到产品的形状、尺寸和材料特性，并保证成形过程中的稳定性和可靠性。
在设计模具时，还要考虑到金属材料的变形特性和强度要求，以确保成品的质量。
锻造操作是冷锻成形的核心步骤。
在锻造操作中，将原料放入模具中，然后施加压力进行锻造。
压力可以通过机械装置或液压系统来实现。
锻造过程中需要控制锻造速度、温度和压力，以确保成品的精度和质量。
锻造完成后，还需要进行后续处理。
后续处理包括清洁、退火、机加工和表面处理等工艺。
这些工艺旨在提高产品的表面光洁度、机械性能和耐腐蚀性。
冷锻成形工艺在许多领域都有广泛的应用。
它可以用于制造各种金属零件和构件，如汽车零部件、机械零件、航空零件等。
冷锻成形可以提高产品的精度和质量，并具有较高的生产效率和经济性。
冷锻成形工艺是一种重要的金属加工技术，通过在常温下施加压力，使金属材料发生塑性变形，从而制造出所需形状和尺寸的产品。
冷锻成形具有许多优点，如高精度、良好的表面质量和高强度。
缓冲齿轮精密冷锻工艺及模具摘要：采用冷挤压预成形中间坯料，然后再精密墩锻成形的方式成功实施了摩托车缓冲齿轮的精密冷锻工艺。
关键词：缓冲齿轮；冷锻一、前言缓冲齿轮是黄河一川崎250摩托车上一关键零件，其材料为20CrMo，形状尺寸如图1所示。
该零件为轴对称形状，大端有一周渐开线直齿，小端有3个均布长齿，齿宽5mm，高15m m。
用常规机械切削方法加工时，材料操纵率低，所用铣刀细而长、切削量小且易折断，效率很低，难以满足出产要求。
我们采用冷挤压技术成形该齿坯，使难以加工的长齿局部挤压成形，达到图纸要求，替代了普通的机加工方法，在出产中得到成功的应用。
二、挤压性能阐发与挤压件图设计该零件布局为轴对称形状，且不复杂；材料为20CrMo，退火状态硬度HB120-135，强度不高，变形抗力不大；但大端处一周渐开线齿不适合挤压成形，应留给后续机加工完成以包管其精度；所给缓冲齿轮的尺寸精度和外表粗拙度要求一般，冷挤零件的外表粗拙度可达Ra=0.8-0.4μm，公差等级在IT8-IT7摆布，故冷挤压工艺完全可满足该零件的各项要求。
按冷挤压工艺要求和零件形状所设计锻件如图2所示。
三、成形工艺及参数该零件假设采用φ56mm毛坯一次成形，没有入模角，造成压力过大，长齿不克不及成形，且易发生裂纹。
其原因是由于长齿外圆处流动比φ26.5mm圆柱处慢很多，易使长齿被拉裂。
当采用φ 45mm坯料闭式墩挤成形时，更易呈现芯部φ26.5mm圆柱局部流出过快而3长齿流出很慢，底子无法充满的状态，而且两者因流速差别太大而发生扯破现象。
该零件成熟的成形工序可分为两步。
第1步先用φ42mm坯料正挤出直径为φ26.5mm的圆柱以及3条均布长齿。
第2步再将坯料头部由φ42mm墩粗到φ58mm，并成形φ32mm的顶端圆台。
应当说明的是当采用φ42mm坯料正挤成形时，虽然φ26.5mm的圆柱局部的流出速度仍然比3长齿局部的快，但差别较小，不会呈现扯破现象，因此预成形工艺得以顺利实施。
