论文部分内容阅读
斜齿圆柱齿轮(以下简称斜齿轮)精密成形存在角隅欠饱满(填充困难)、成形力大、模具结构复杂且制造困难、工件脱模困难等一系列问题。本文综合借鉴已有成形方法,特别是依据导师发明的齿轮精密成形新途径,提出了一种斜齿轮两步精密成形新工艺——开式模锻预成形+劈挤终成形。以齿数z=12,法面模数mn=4,螺旋角β=14°的斜齿轮为研究对象,进行了数值模拟研究,设计制作了实验模具,并完成了物理模拟研究,获得了合格的铅质工件。参照劈挤成形的现有研究成果,主要围绕模具设计、预成形件优化、成形过程金属流动方面展开了较深入研究。终成形实验模具分为成形结构和导向机构两部分。成形结构由凸模及整体式凹模两部分组成。确定凹模上各劈楔的劈分角α劈及劈刃倾角β劈均取60°。为保证两侧工作面两两对接,两工作面与劈刃所在面(中性面)的夹角α1、α2分别为27.8°、32.2°;为保证两侧工作带长度相等,凹模下端呈“荷叶状”。导向机构由导向板(带螺旋槽)、导向销及推力球轴承组成。确定预成形件模型特征为:周向外缘轮廓呈浅齿状,浅齿走向同目标齿轮的轮齿;劈入端轴向预留一定高度金属,且径向尺寸大于末端。不断优化后,预成形件起伏高度△R为4mm,预留高度△B为6.5mm,劈入端齿顶圆直径D1为55.6mm,齿根圆直径d1为47.6mm;末端齿顶圆直径D2为51.6mm,齿根圆直径d2为43.6mm。预成形凹模采用组合式结构,保证了加工性。预成形阶段,圆柱坯料整体轴向下行,径向向外扩张,坯料柱面逐渐转变为螺旋状半隆埂侧面;终成形阶段,工件槽底表层金属转移形成齿槽,槽部金属随螺旋角β径向填充至轮齿部位,形成斜齿。结果表明,预成形采用开式模锻,工艺性好;终成形所需设备动作简单,模具不用浮动凹模等复杂机构,成形力小,不存在脱模问题;所获工件轮廓清晰,齿面完整、光洁。本研究首次按“半隆梗—半开槽”途径实现了斜齿轮精密成形。通过分析变形过程而获得的系列工艺参数,可为设计生产用模具并制定生产流程提供参考。