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新式大齒輪密閉細(xì)密定型技藝

發(fā)布時間:2016-03-02 點擊數(shù):2328

                                            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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