冲孔连皮对伞齿轮冷闭塞锻造成形的影响研究.pdf

模具技术2011.No.6
文章编号:1001-4934(2011)06-0009-04
冲孔连皮对伞齿轮泠闭塞鍛造成形的影响研究
周结魁,薛克敏,徐迎强,李萍,钱陈豪
(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009)
摘要:采用冷闭塞造技术生产伞齿轮具有节材、高效、低成本的特点,而且能得到
机械性能好的高精度齿轮。利用 Deform有限元分析软件对伞齿轮冷闭塞锻造成形
过程进行了数值模拟,研究了锻件上的冲孔连皮对其成形过程的影响。基于正交试验
设计,以降低凸模成形载荷为目标对冲孔连皮结构进行了优化,得到一组合理的冲孔
连皮结构参数,为伞齿轮的闭塞锻造工艺及模具设计提供了依据。
关键词:冲孔连皮;伞齿轮;冷闭塞锻造;数值模拟;正交试验
中图分类号:TG316
文献标识码:A
Research on the effect of punching wad on bevel gears cold closed-die forging
ZHOU Jie-kui, XUE Ke-min, XU Ying-qiang, LI Ping, QIAN Chen-hao
Abstract: Producing bevel gears with cold closed-die forging has the characteristics of matcrial-
saving, efficient and low-cost, besides, the bevel gears produced in this way has good
mechanical properties and high precision. The cold closed-dic forging process of bevel gears
was numerically simulated with the FEA software Deform, and the effects of punching wad
on the process were studied. Based on the orthogonal experiment design, the punching wad
structure was optimized in order to reduce forming force, and a group of reasonable punc
hing wad structure parameters were obtained, which provides a basis for cold closed-die
forging process and die design of bevel gears
Keywords: punching wad; bevel gears; cold closed-dic forging; numerical simulation;
orthogonal experiment
0引言
量不易保证,而且零件强度也不高。随着汽车
工业的迅速发展,冷闭塞锻造技术越来越多地
伞齿轮是汽车传动装置中的一个重要零应用于伞齿轮的生产。除了具有较高的精度以
件。传统的加工方法是采用模锻制坯再切削加
外,更重要的是能保证流线的连续分布,大大提
工,伞齿轮齿形的切削加工,需采用专用的切高了伞齿轮的机械性能,同时减少原材料的消
齿机床。该生产工艺较复杂,材料利用率很低,耗及机械加工工时、提高生产率、降低产品成
切削加工工时长,成本较高、效率较低,不仅质
本
收稿日期:2011-05-06
作者简介:周结魁(1986一),男,硕士研究生。
Die and Mould Technology No6 2011
本文采用 Deform软件对伞齿轮泠闭塞锻
造成形过程进行三维数值模拟,比较有、无冲孔
连皮对伞齿轮成形的影响,通过正交试验探讨
不同连皮位置、直径和厚度对凸模成形载荷的
影响,为伞齿轮冷闭塞锻造工艺的优化和生产
应用奠定了基础。
1零件与冷闭塞锻造工艺
图2冷闭塞锻造成形过程示意图
图1为某轿车差速器行星齿轮锻件图,该2数值模拟分析
齿轮齿数10,模数5mm,分度圆直径50mm,压
力角2230,齿全高8.99m,节圆上弦齿厚2.1有限元模型
8.73mm。零件材料为20 Crmnti,其供应状态
无冲孔连皮的数值模型结构如图3所示,
强度高、変形抗力大,难以进行大变形量的冷闭坯料规格为30m×43.7mm,上凹模和下凸
塞锻造成形。因此,在采用冷闭塞锻造成形之
模上分别有高0.5mm的小凸台,在成形过程中
前,需对毛坯进行充分的软化退火处理,降低其压出齿轮中心孔的位置,便于后续的加工。有
变形抗力和提高材料塑性。
冲孔连皮的数值模型结构如图4所示,坯料规
p5723.o4
格为Φ30mm×37.8mm,冲孔连皮结构如图
②42
所示,其中h为冲孔连皮的位置(冲孔连皮至齿
21士0.062
轮小端面距离),d为冲孔连皮的直径,t为冲孔
连皮的厚度。模拟时上凹模向下完成合模,然
后下凹模中的凸模向上推挤成形齿轮。
8
图1齿轮锻件图
图3无冲孔连皮数值模型结构
闭塞锻造工艺又称复动成形技术,它采
用复动式凸模在一个方向或多个方向施加不
同的压力,使毛坯产生多向流动,从而可在
道变形工序中获得较大的变形量和复杂的型
面,完成复杂零件塑性成形。冷闭塞锻造成
形过程(见图2)如下:先将上、下成形模具闭
图4有沖孔连皮数值模型结构
合,并施加一定的工作载荷P1压紧,毛坯在封
闭的模腔内不变形或者产生一定的变形,再
由复动式凸模施加压力P2、P3,使毛坯产生
多向流动,从而在一道变形工序中实现零件
冷精密塑性成形
图5沖孔连皮结构