基于环形坯料的直齿轮精锻成形研究

文/杨程，赵升吨·西安交通大学机械工程学院

章建军·西安建筑科技大学冶金工程学院

基于环形坯料的直齿轮精锻成形研究

文/杨程，赵升吨·西安交通大学机械工程学院

章建军·西安建筑科技大学冶金工程学院

齿轮精锻工艺是指轮齿由坯料直接锻出，齿面不需切削加工或仅需少许精加工即可满足使用要求的齿轮制造技术。但由于齿形（特别是上下角隅处）充填困难，需要较大的成形力，易引起凹模型腔壁压强过大，导致凹模开裂，因此，分析圆柱齿轮成形的规律、改进成形方式、降低成形压力，是目前圆柱齿轮精锻成形急需解决的问题。

圆柱体镦粗时坯料接触面上的径向压力分布规律如图1所示，坯料中部压力最大。由此设想，采用环形坯料进行成形，使精锻时坯料只在外圈部分发生局部镦粗而不是实心坯料的整体镦粗，这样由于坯料受力面积的减少，最终的成形载荷也就相应降低。为此，本文设计了几种采用环形坯料进行齿轮精锻成形的工艺方案，通过有限元模拟和试验方法分析了中心孔带芯轴、中心孔自由分流和中心孔限制分流成形方法对成形的影响，获得了不同成形方案下的流动充型规律和对成形载荷的需求。结果表明，中心孔限制分流时，通过控制坯料在模腔中的流动，可以采用较小的成形载荷获得充填完好的工件，并能有效地节约材料。

图1 圆柱体镦粗时坯料接触面上的径向压力分布

图2 模具结构