汽车P档棘轮外齿冷挤压成形工艺优化研究

发布时间：2020-06-28 15:09

【摘要】：对于汽车制造业来说,如何开发出高质量、低成本、短周期的汽车零件,是赢得汽车市场的关键。齿形件冷挤压技术具有生产效率高、产品性能优、制造成本低等优点而被广泛应用于汽车制造业中。但是现有冷挤工艺成形齿形件时,存在齿形充填不饱满,成形载荷大,模具寿命短等问题,尤其对于高齿高、大齿厚的齿形件。本文以汽车P档棘轮外齿成形为研究对象,制定了外齿冷挤成形工艺,基于正交实验的方法,得出了最优的工艺参数匹配,探讨了组合凹模的优化设计,给出了模具应力分布及磨损状况。其主要内容和结论如下:根据P档棘轮外齿尺寸和结构特点,采用对比分析的方法,制定了该零件外齿正向冷挤压成形的工艺规程,在此基础上,设计了合理的模具结构。采用正交实验的方法,以成形载荷、齿形充填饱满程度、下端面塌角长度、有效齿形长度为指标,借助Deform-3D有限元软件、Minitab数据分析软件,探究坯料外径、凹模入模半角、摩擦系数和工作带长度对外齿成形的影响规律,结果表明:凹模入模半角对P档棘轮外齿成形影响最大,坯料外径和摩擦系数次之,工作带长度对成形结果几乎没有影响。获得了工艺参数最优组合,验证了参数组合的可行性。针对组合凹模寿命短的现象,理论计算了组合凹模结构尺寸,结合黄金分割法和数值模拟技术,优化了凹模内圈和中圈的过盈量,确定最优过盈量为0.42mm,得出凹模各圈等效应力分布情况及模具磨损情况,结果表明:优化后凹模最大等效应力1660MPa,降低了29%,凹模齿形预成形表面边缘磨损最严重,最大磨损量为3.010?10~(-6)mm,凹模齿根处磨损情况次之,模具寿命约为80000次。最后,对优化后的工艺方案和组合凹模进行工艺试验,试验结果表明:冷挤出的外齿齿形与模拟情况几乎完全吻合,下端面塌角长度?1.1mm,有效齿形长度?45mm,各项检验结果均在技术要求范围之内,模具工作28000次后,凹模齿形预成形表面边缘磨损量0.084mm,模具没有开裂,磨损量在合理范围之内。验证了优化的正向冷挤压P档棘轮外齿工艺方案切实可行。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U466
【图文】：

冷挤压,运动方向,凸模,减径

图 1.1 常见的冷挤压件Fig.1.1 Common cold extrusion parts与凸模运动方向的关系，冷挤压可以分为如属流动方向与凸模运动方向相同，正挤压可以类制品、齿轮齿圈等。属流动方向与凸模运动方向相反，反挤压可万向节滑套等。部分金属流动方向与凸模运动方向相同，部、压缩机涡旋盘的挤压，如汽车活塞销、轴减径挤压又叫自由缩径。减径挤压时，材料该种挤压方法主要用于直径相差不大的阶梯

示意图,示意图,分流技术,精密锻造

提出了直齿圆柱齿轮分流精密锻造工艺，程中，多余的金属流入分流孔，大大减小了成形载载荷，此外，提高了齿顶匀性。Hong 等[11]通过扩展弹性体的接触公式，提出了一种侧向拟合渐开线解析载荷分布模型。Numazu 等[12]成功在仪器、仪表中采用冷挤压技术。此现冷挤压工艺经济效益显著，很快就把这种技术用本国的汽车和电气制件中 Ohga K、Kondo 等人的基础上进一步发展了分流技术，提出了齿形件孔分流，如图 1.2，该方法可以进一步降低成形载荷、模具磨损，提高工件各部位(a) 孔分流开始状态 (b) 轴分流开始状态

【参考文献】