齿轮是重要的机械传动零件,在现代工业生产中占据重要的地位。传统的齿轮加工方式以切削加工为主,存在生产效率低、材料利用率低和疲劳强度低的问题。齿轮轴向滚轧是利用轧轮和工件的展成运动,使工件材料流动最终成形为目标齿轮。轴向滚轧工艺无需破坏工件材料的流线组织,可提高齿轮的强度与材料利用率,同时可提高生产效率。但在常温下冷轧大模数齿轮时,齿坯的材料流动性较差,齿轮轮齿长成不完全。同时轧轮所受应力很高,会降低轧轮和机床的使用寿命。为了解决上述问题,本文研究了工件在加热状态下的轴向温轧工艺。本文的研究内容主要包括:(1)研究齿轮轴向滚轧的基本原理。首先分析了齿轮轴向滚轧成形的基本过程,描述了齿轮滚轧时的两种分度方式(强制分度与自由分度)。讨论了滚轧轮的设计问题,主要有轧轮的结构尺寸设计包括轧轮的齿顶高、全齿高、切入角等,轧轮的齿数与材料。为了实现正确分齿,讨论了轧轮的初始安装相位问题。确定了工件的材料和初始加热温度,利用等体积法计算出了工件齿坯的直径尺寸。(2)设计了电磁感应加热系统。根据电磁感应定律、焦耳定律、集肤效应等原理设计电磁感应加热系统。计算出感应加热系统的电源功率、电流频率等参数,设计了感应加热线圈。利用DEFORM-3D软件的感应加热模块,分析比较了在不同的电流频率、电流密度(电源功率)、加热时间参数下,齿坯感应加热不同的效果。为优化感应加热参数提供理论指导。(3)研究了齿轮轴向滚轧的成形机理。利用DEFORM-3D软件的塑性成形模块,模拟了基于感应加热齿轮的轴向温轧过程。分析了滚轧过程中,工件的应力场、温度场的分布,金属流动的特点。针对滚轧过程中的“兔耳”缺陷,分析了其产生的原因与影响参数。设计了正交试验,分析不同参数对“兔耳”缺陷的影响,为后续的试验验证提供参数优化指导和理论支撑。(4)进行了工件的电磁感应加热试验和齿轮轴向滚轧的试验。介绍了齿轮轴向滚轧实验平台的结构及参数。成功轧制出了齿数44,模数2.5mm的齿轮。通过试验结果,验证了感应加热和齿轮滚轧理论分析的正确性。通过本文的研究,对基于高频感应加热的齿轮轴向滚轧有了比较清晰的认识。对电磁感应加热原理和齿轮轴向滚轧工艺和成形机理进行了详细的分析,为后续的齿轮滚轧的研究提供了有力的支撑。