齿轮是机械行业中应用非常广泛的重要传动零件,但传统的切削加工方法,材料利用率低,生产效率低,产品成本高,难以满足社会生产的需求。近年来,直齿圆柱齿轮冷挤压精密成形技术因其具有节省材料、生产效率高、尺寸精度高、表面综合质量好和产品质量高等优点,渐成为国际上齿轮成形的一种发展趋势。 流曲线曲面外形能极大地减小流体运动过程中接触物体表面对其的阻力,是曲面造型一个新的发展方向。在材料性质和挤压方式一定的情况下,断面缩减率是一个影响挤压力的重要因素,断面缩减的数值越大,冷挤压的变形程度越大,相应的挤压力就越大。基于这两种理论,把流线和等面积变化的思想引入CAD设计中,设计一个符合金属流变特性的直齿圆柱齿轮冷挤压过渡腔,对提高金属流动均匀性、改善金属流动性能、减少产品的扭拧和弯曲、降低成形压力、提高凹模寿命,降低挤压成本有着积极的意义。 本文首先通过对流线的分析,建立起齿根流线的参数方程,将凹模挤压腔分层,对每层的齿形进行等面积计算,实现了挤压型腔的数学建模。由数学建模的结果,在造型软件CATIA里利用其强大的曲线、曲面功能和相关模块,建立参数化的挤压腔几何模型。然后根据几何模型和数值模拟需要,建立起齿轮挤压的简化有限元模型,将其导入模拟软件DEFORM,确定模拟参数,进行数值模拟计算。最后将数值模拟的结果进行分析,找出影响冷挤压效果的因素,再对凹模挤压腔进行结构优化,得到更优的凹模挤压腔结构设计方案。 本论文运用直齿轮冷挤压成形理论、有限元理论及塑性力学理论,针对圆柱直齿轮精密成形技术,提出了一些具体的设计思想和改进措施,无疑对直齿圆柱齿轮成形技术的发展有着积极的作用。