锥齿轮精锻成形工艺及有限元分析.pdfVIP

2009年 11月 机床与液压 NOV．20o9 第37卷第 11期 MACHINETOOL HYDRAULICS Vo1．37No．1l DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2009．11．O11 锥齿轮精锻成形工艺及有限元分析 张清萍，崔焕勇，王玉增 (济南大学机械工程学院，山东济南250022) 摘要：以锥齿轮零件为例，分析其精锻成形工艺。建立了有限元分析模型，通过锥齿轮精锻成形工艺的数值模拟，研 究了锥齿轮成形过程中的材料变形行为、几何形状变化、载荷、应力和应变分布等。确定了精锻锥齿轮的成形工艺。将精 密锻造理论、计算机辅助设计技术以及数值模拟技术结合起来，缩短了产品开发周期，提高了模具寿命，降低了生产成 本。 关键词：锥齿轮；精锻；数值模拟 ；有限元法 中图分类号：TG376 文献标识码 ：B 文章编号：1001—3881(2009)11-032～2 NumericaISimulationofPrecisionForgingProcessforBevelGear ZHANGQingping，CUIHuanyong，WANGYuzeng (MechanicalSchool，UniversityofJinan，JinanShandong250022，China) Abstract：Theprocessofbevelgearwasdesignedaccordingtothestructurecharacteristicofbevelgear．TheFEM modelofthe precisionforgingprocessofbevelgearwasestablished．Thematerialplasticbehavior，changedgeometries，loadandthedistribution of thestressandstrainwereexploredbyfiniteelementsimulation．Accordingtothesimulationresults，theprocessofbevelgearWaS determined．Thehteoryof precisionforging，CAD andtechnologyof numerical simulationwereintegratedtoshortendevelopingperi— od，prolonglife-spanofdieandcutdownthecost． Keywords：Bevelgear；Precisionforging；Numericalsimulation；FEM 锥齿轮采用轮齿精锻成形技术已广泛应用于汽车 组织更加细小而致密，金属流线不被切断，加上所产 行业。此工艺可节省材料，减少锻件的后续机加工余 生的加工硬化特征，可使锻件的强度大为提高，可以 量，节约能源，从而降低生产成本。锥齿轮的精密锻 获得较高的尺寸精度和较高的表面光洁度 ；但其缺点 造主要分为热精锻和冷精锻成形技术。然而，热精锻 是成形单位压力大，模具易损坏，因此要求模具材料 齿轮由于锻件表面有氧化皮和脱碳层、尺寸精度不 好 ，对成形设备要求较高。 高、内在组织晶粒粗大、模具精度和模具寿命不高等 锥齿轮零件材料为中高强度合金钢20Cr，其供 因素，造成齿轮精度不高，成为其发展的瓶颈。冷精 应状态强度高、变形抗力大、塑性较差，存在加工硬 锻锥齿轮具有金相组织细密、晶粒细化、金属锻造流 化现象，难以进行大变形量的冷模锻成形。但若对毛 线连续 、表面硬度高，提高了疲劳强度，并且制造精 坯进行充分软化退火处理，就可降低变形抗力和提高 度高等优点…。作者利用模具CAD技术对锥齿轮进