齒輪精密鍛造技術的發(fā)展一論文
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- 齒輪精密鍛造技術的發(fā)展-論文齒輪精密鍛造技術的發(fā)展
摘要：研究和試驗了圓柱直齒輪、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，用有限元模擬來分析鍛造過程和設計模具，從而保證齒輪的精度。經(jīng)過3 年的研究，已掌握其基本技術，下一步將進行工廠現(xiàn)場試驗。
關鍵詞：齒輪；精密鍛造；計算機模擬；模具設計與制造
1 引言
齒輪精密鍛造在近幾十年來有很大的發(fā)展，越來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，提高齒輪的機械性能，降低成本和增強市場競爭力。尤其對用于汽車工業(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，并已用于錐齒輪的規(guī)模生產(chǎn)，但距應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。特別是應用于汽車動力傳動的齒輪，還需要建立一套實用和可靠的生產(chǎn)工藝流程，才能為廠家所接受。
齒輪精密鍛造技術源于德國。早在50 年代，由于缺乏足夠的齒輪加工機床，德國人開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時很新的電火花加工工藝來制造鍛模的型腔。另外還對鍛造工藝過程進行了嚴格地控制。在此基礎上，齒輪鍛造技術進一步應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，這主要是受到來自汽車工業(yè)降低成本的壓力。到80 年代，鍛造技術更加成熟，能達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。如果能在室溫下進行鍛造，則齒輪的形狀和尺寸較易控制，也可避免高溫帶來的誤差。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。當整體尺寸適合時，還可以用冷擠壓的工藝來制造圓柱直、斜齒輪。但大部分用于汽車傳動的齒輪，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。而高溫將帶來材料的氧化，模具畸變，影響鍛件的精度和表面質量。用附加的切削加工來修正這些誤差難度較大，還要增加成本。特別是當使用后續(xù)磨削工藝來修正齒形上的誤差，除增加成本和延長工時外，還存在磨削工藝中齒輪的定位問題。
目前，比較一致認同的工藝途徑為熱...
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