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齒輪精密鍛造技術(shù)的發(fā)展一論文

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更新時(shí)間：2015-09-23
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齒輪精密鍛造技術(shù)的發(fā)展-論文齒輪精密鍛造技術(shù)的發(fā)展

摘要：研究和試驗(yàn)了圓柱直齒輪、圓柱斜齒輪和同步齒輪等3 種汽車用齒輪。制造工藝采用溫鍛加冷處理，用有限元模擬來(lái)分析鍛造過(guò)程和設(shè)計(jì)模具，從而保證齒輪的精度。經(jīng)過(guò)3 年的研究，已掌握其基本技術(shù)，下一步將進(jìn)行工廠現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：齒輪；精密鍛造；計(jì)算機(jī)模擬；模具設(shè)計(jì)與制造

1 引言

齒輪精密鍛造在近幾十年來(lái)有很大的發(fā)展，越來(lái)越多的制造廠家和用戶重視用鍛造的方法制造齒輪。普遍認(rèn)為，用鍛造的方法，可以提高材料的利用率，提高生產(chǎn)率，提高齒輪的機(jī)械性能，降低成本和增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。尤其對(duì)用于汽車工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)，齒輪精密鍛造具有更大的效益和潛力[1～3 ] 。

盡管齒輪精密鍛造有諸多優(yōu)點(diǎn)，并已用于錐齒輪的規(guī)模生產(chǎn)，但距應(yīng)用于一定尺寸的圓柱直齒輪和斜齒輪的規(guī)模生產(chǎn)還有一段距離。特別是應(yīng)用于汽車動(dòng)力傳動(dòng)的齒輪，還需要建立一套實(shí)用和可靠的生產(chǎn)工藝流程，才能為廠家所接受。

齒輪精密鍛造技術(shù)源于德國(guó)。早在50 年代，由于缺乏足夠的齒輪加工機(jī)床，德國(guó)人開(kāi)始用閉式熱模鍛的方法試制錐齒輪。其中的主要特征是使用了當(dāng)時(shí)很新的電火花加工工藝來(lái)制造鍛模的型腔。另外還對(duì)鍛造工藝過(guò)程進(jìn)行了嚴(yán)格地控制。在此基礎(chǔ)上，齒輪鍛造技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到螺旋錐齒輪和圓柱齒輪的生產(chǎn)。但是在圓柱齒輪鍛造中，由于金屬材料的塑性流動(dòng)方向與其受力方向垂直，所以其齒形比錐齒輪更難形成。60 年代開(kāi)始圓柱齒輪的鍛造研究，70 年代有較大的發(fā)展，這主要是受到來(lái)自汽車工業(yè)降低成本的壓力。到80 年代，鍛造技術(shù)更加成熟，能達(dá)到更高的精度和一致性，使鍛造生產(chǎn)齒輪能在流水生產(chǎn)線上準(zhǔn)確定位，適合于批量生產(chǎn)。

齒輪精密鍛造的目的是直接生產(chǎn)出不需要后續(xù)切削加工的齒輪。如果能在室溫下進(jìn)行鍛造，則齒輪的形狀和尺寸較易控制，也可避免高溫帶來(lái)的誤差。目前已有較多的錐齒輪和小尺寸的圓柱齒輪用這種方法制成。當(dāng)整體尺寸適合時(shí)，還可以用冷擠壓的工藝來(lái)制造圓柱直、斜齒輪。但大部分用于汽車傳動(dòng)的齒輪，其直徑、高度比較大，不適合采用擠壓工藝。如用閉式模鍛，則需要很高的壓力才能使金屬材料流動(dòng)并充滿模具型腔，因而此類齒輪需要采用熱鍛或溫鍛工藝。而高溫將帶來(lái)材料的氧化，模具畸變，影響鍛件的精度和表面質(zhì)量。用附加的切削加工來(lái)修正這些誤差難度較大，還要增加成本。特別是當(dāng)使用后續(xù)磨削工藝來(lái)修正齒形上的誤差，除增加成本和延長(zhǎng)工時(shí)外，還存在磨削工藝中齒輪的定位問(wèn)題。

目前，比較一致認(rèn)同的工藝途徑為熱...

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