新式大齒輪密閉細密定型技藝

                                            新式大齒輪密閉細密定型技藝
   
　　工藝設計為某型號微車傳動齒輪鍛件，材質為20CrMn，產品精度為8級。閉塞鍛造成形后，齒形內部不需再進行加工，只需對齒輪的端面、軸孔等部分進行加工。行星傘齒輪鍛件行星傘齒輪的鍛件沒有設計飛邊，這與閉塞復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生飛邊或毛刺，但可以通過對合模力的調整來克服這一缺陷。由于齒輪是按傳統的切齒工藝設計的，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，所以在進行傘齒輪鍛件的結構設計時，特別是齒部設計時，應盡量引入圓角。由于圓角半徑越大，對鍛造越有利，因此在條件允許時，應盡量設計得大一些。一般按照上述標準的規定圓角半徑不小于0.7mm.由于齒頂在齒輪工作時不發生任何接觸，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計了一個凹坑，使金屬容易充滿齒輪的小端。考慮到終成形在齒輪的大端，在此留有余量以便調節多余的金屬，此時鍛件留有的余量是設計的關鍵要素。

　　有限元數值模擬采用通用商業有限元軟件DEFORM-3D，對該齒輪的閉塞成形全過程進行數值模擬，動態地反映行星傘齒輪閉塞成形的過程，并直觀再現成形過程中的缺陷，優化成形工藝參數，并通過分析模具的受力情況，為預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軟件導入后，劃分四面體網格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；壓機速度為10mm/s；溫度為冷鍛溫度20。

　　模擬結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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