直齿圆锥齿轮精锻成形工艺数值模拟研究第32卷第4期Vol.32No.4锻技FORGINGSTAMPINGTECHNOLOGY2007年8月Aug.2007直齿圆锥齿轮精锻成形工艺数值模拟研究*王建金h,闫洪,陶学纯，胡红卫,金革成(1.南昌大学先进成形制造及模具硏究所，江西南昌330031;2.南昌齿轮锻造厂，江西南昌330044)摘要:齿轮锻造成形是一个复杂的塑性大变形过程.传统的理论分析方法难以很好地分析其复杂的成形过程及成形规律，而有限元数值模拟可以弥补这一不足.通过基于刚塑性/N粘塑性有限元方法的计算机模拟对直齿圆锥齿轮的温锻和冷锻过程进行了分析,对两成形方法中的模具载荷，应力和应变分布及温度场分布进行了比较•结果表明，温锻成形具有成形载荷小，应力数值小，温度分布均匀等优点.进行了相应的温锻工艺试验研究，为温锻成形技术在工业牛产中的应用提供了理论依据.关键词:直齿圆锥齿轮;温锻;冷锻;数值模拟:TG376文献标识码:A:1000-3940(2007)04-0040-05NumericalsimulationstudyonprecisionforgingtechnologyofstraightbevelgearWANG激an-激n,YANHong,TAOXue-chun2,HUHong-wei.,激NGe-cheng2(l.ResearchInstituteofAdvancedFormingManufactureandDieMoldTechnology,NanchangUniversity,Nanchang330031,China;2.NanchangGearForgingFactory,Nanchang330044,China)Abstract:Thegearforgingformationisacomplicatedandlargeplasticdeformingprocess.Theconventionalanalysismethodisdifficultytoanalyzetheformingprocessanditslaws.ButtheapplicationofFEMnumericalsimulationtech一nologywasusedtosolvethisproblem.Thewarmforgingprocessandthecoldformingprocessofthestraightbevelgearwereanalyzedwithcomputernumericalsimulationbasedonrigidplastic/rigidviscoplasticfiniteelementmethod.Someparameters.suchasloadsofmold,stress,strainandtemperatureinthesetwoformingmethodsmarecompared.Resultsindicatethatthewarrfiforginghassomeadvantagesjustlikesmallloads.smallstressandwell—proportionedtemperatures,andthetechnologywereresearchedexperimentally.Theseprovideacademicgistfortheindustrialappli一cationsofwarrfiforgingtechnology.Keywords:straightbevelgear;warmforging;coldforming;numericalsimulation1引言直齿圆锥齿轮是应用极为广泛的重要传动零件.传统的加工齿轮的方法大多为切削加工工艺•但随着对齿轮的传动速度和性能要求的不断提高，传统的机械加工方法在一定程度上已经不能满足需要.口前国内外越来越多采用精密锻造技术来成形齿轮.精锻齿轮具有齿的强度大，齿面耐磨性较高，热处理变形小等优点_1]・目前先进的精锻工艺有3种:(1)采用热锻成形;(2)采用冷精锻直接成形;(3)采用温锻成形.热锻技术是一种较早，成形技术较完善的工艺.热锻具有成形力小，流动成形性能好等优点,但成形过程中由于温度高，锻件易氧化，并且传统的热锻*材料成形及模具技术国家重点实验室开放基金资助项目(063);江西省白然基金资助项目(550067)紅男,26岁，硕士研究生收稿日期:2006—11—09;修订日期:2007—01—30工艺难以有效获取近(净)形锻件•为克服这些缺点，开发和采用温锻,冷锻技术已成为齐国锻造界的共识.目前国内许多学者对齿轮的冷精锻成形工艺及过程做了大量研究工作•寇淑清[2等人对直齿圆锥齿轮的冷精锻过程进行了数值模拟和分析，并成功制造出了铝制齿轮样件.冷锻成形具有精密，优质，高效，低消耗,低成本，适于大批量生产等优点.但冷锻具有成形力大，对模具要求高，不适合高强度材料加工等缺点，因而，限制了其在复杂零件成形上的发展.温锻成形技术是在冷锻基础上发展起来的一种少无切削加工的塑性成形工艺，在一些方面兼备了冷锻和热锻的优点•它的变形温度通常认为是在完全再结晶温度以下的温度范围内•理论上,普遍认为在700850°C温度范围内的锻造都属于温锻_3].温锻工艺能够减少热锻带来的氧化问题，节约材料，能源，减少加工工序和设备,而且能够显着提高生42锻压技术第32卷值模拟可以将其在短时间内的所有变形瞬时状态及力学量场可视化,再现其锻造变形过程•各阶段变形图可给...