同步器齿毂闭塞锻造精密成形工艺分析及数值模拟

发布时间：2020-05-03 16:03

【摘要】：同步器齿毂是汽车变速箱中的重要零件之一,它起到将两个不同转速的齿轮在达到相同转速时进行啮合的作用。同步器齿毂作为结构复杂型齿轮件,目前其生产方式主要以开式模锻和粉末冶金为主。开式模锻方式存在着材料利用率低、生产成本高、生产周期长等问题;粉末冶金方式存在着产品强度低、力学性能差、模具开发成本高和生产不稳定等缺陷。为了跟随现代工业技术的发展,提高市场竞争力,本论文基于对国内外齿轮各种成形工艺方案的分析研究,提出了一种新型同步器齿毂成形方案,即热精锻+冷推挤复合成形工艺。本文通过对新型成形工艺方案的研究,拟定了工艺路线图;通过对比分析热精锻时单向挤压成形工艺与双向挤压成形工艺的优缺点,确定了使用双向挤压成形工艺;基于同步器齿毂的结构尺寸,建立了用于模拟分析的几何模型和有限元模型。本文选用DEFORM-3D模拟了热精锻和冷推挤的成形过程,分析了金属的应力应变、流动速度场、温度场和成形力载荷-行程变化曲线,根据模拟结果判定该方案具有可行性。使用单因素轮换法,根据数值模拟结果对比分析了热精锻时模具预热温度、挤压速度、摩擦系数的改变对成形力载荷和锻件终锻温度的影响,冷推挤时轮齿表面推挤余量、推挤速度的变化对成形力载荷的影响,最终确定了最佳成形工艺参数。结果表明,使用最佳成形工艺参数,模具型腔填充饱满,无缺料重叠现象,锻件成形质量良好,成形力载荷明显降低。
【图文】：

原理图,原理,坯料,挤镦

将取代传统加工工艺成为主流。1.2.4 闭塞锻造闭塞锻造是精密锻造工艺技术的一种，它主要由上、下凹模和冲头组成。坯料在封闭型腔内受冲头挤压力的作用产生塑性变形，充满型腔，得到少无飞边的近净尺寸的精锻件。通过闭塞精锻的一次变形，毛坯可以产生较大的变形量，得到型面复杂的锻件，因此合适生产复杂型零件。近些年来，该工艺在汽车、航空航天等行业零部件制造中的发展十分迅速，如生产变速箱齿轮、星形套、三销轴等[16-17]。闭塞锻造工艺技术的工作原理如图 1-1 所示。起初，开启由凹模组成的封闭型腔，将加热到指定温度的坯料放入下凹模并精准定位，然后紧闭上下凹模。压力机驱动冲头对型腔内坯料进行挤镦，使其发生塑性成形，并到达指定位置时停止运动。坯料经过一次加热和设备的一次挤镦运动过程，金属填充满模具型腔从而形成各种复杂形状锻件。

锻造方法,浮动凹模,金属流动,成形工艺

(a) (b)图 1-2 传统闭式锻造方法(a) 夹紧型 (b) 导向型Fig.1-2 Conventional closed die forging process(a) Guiding Type (b) Clamping Type（2）浮动凹模浮动凹模成形工艺是改变凹模与坯料之间的摩擦力方向，使得原本阻碍的摩擦阻力转变成促进金属流动的力。图 1-3 为浮动凹模成形工艺图，浮动凹模一起向下运动，此时坯料相对于凹模受到向下的摩擦力，促使流动，，使齿轮下端角隅更易填充饱满，但是齿轮上端角隅因为金属流动因难以填充饱满。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG316

【参考文献】