从动螺旋锥齿轮是汽车车桥的一个重要零件,近年来,随着汽车产业的繁荣,从动螺旋锥齿轮毛坯的需求量越来越高。与传统的齿轮毛坯开、闭式模锻生产工艺相比,辗环工艺生产大型从动螺旋锥齿轮毛坯,具有设备吨位小、工作环境好、材料利用率和生产率高等多方面的优点。磨损失效和疲劳失效是从动螺旋锥齿轮毛坯闭式模锻模具失效的两种主要形式。由于成形过程中模具的应力有着复杂的变化,目前对于齿轮毛坯模具的失效机理和原因缺乏深入细致的研究。对从动螺旋锥齿轮毛坯的辗环生产工艺全过程进行仿真研究,尤其是辗环过程,这对于环形齿坯类零件生产效率的提高及其工艺设计周期的缩短具有重要意义,这将大为减轻设计人员的劳动强度,进一步提高企业的设计效率和生产能力。成形过程中影响热锻模失效的因素,这也是一个值得考量的问题,对于延长模具寿命有重要意义。文中采用的从动螺旋锥齿轮毛坯辗环生产工艺流程:带锯机棒材下料—感应电炉加热—空气锤镦粗冲孔校形—辗扩机辗扩成形—模锻机模锻。采用三维有限元软件Deform-3d对从动螺旋锥齿轮毛坯进行制造全过程仿真,结果显示成形良好,无不良缺陷,这可为同类环件工艺和模具设计提供参考。针对生产全过程中的重要步骤——辗环,研究了预制件高度对能耗和辗环后锻件质量的影响,结果显示高度较小的预制件总体能耗较小,得到的环件凹坑缺陷也更小。针对闭式热模锻模具的磨损失效,本文基于Deform仿真平台,运用正交实验方法研究了模具硬度、锻压速度、模具预热温度和坯料初始温度对上、下模具成形载荷和磨损量的影响,在此基础上对其进行了极差分析和方差分析,可得最优的成形参数,进行了验证实验并估算了模具的磨损寿命,模拟结果与工厂热锻模实际寿命相符。针对闭式热模锻模具的疲劳失效,本文采用弹塑性有限元模型分析闭式模锻过程模具的应力分布,模拟结果显示应力集中较严重,从模拟结果来看,最大等效应力峰值出现在模具小圆角附近,容易导致模具小圆角部位的疲劳失效。这与生产中的实际情况相吻合,说明模拟结果可靠。采用不同的模腔几何形状参数和成形工艺参数进行模拟,分析了不同参数对模具应力场和温度场的影响。在此基础上采用局部应力—应变方法建立起与模具应力紧密相关的疲劳寿命估算模型并计算了模具的疲劳寿命。模具FEM分析与寿命估算模型的建立,使模具疲劳寿命估算有理论可依,估算结果可以定性的判断模具设计的优劣,为模具开发和企业生产提供参考依据。