新式大齿轮密闭细密定型技艺

                                            新式大齿轮密闭细密定型技艺
   
　　工艺设计为某型号微车传动齿轮锻件，材质为20CrMn，产品精度为8级。闭塞锻造成形后，齿形内部不需再进行加工，只需对齿轮的端面、轴孔等部分进行加工。行星伞齿轮锻件行星伞齿轮的锻件没有设计飞边，这与闭塞复合成形的思路是一致的。分模面选在分度圆的某个位置，实际情况有可能在此产生飞边或毛刺，但可以通过对合模力的调整来克服这一缺陷。由于齿轮是按传统的切齿工艺设计的，因而凡是面与面相交的地方都比较尖，这一点对锻造是十分不利的，而这些地方往往在齿轮上是非工作面，所以在进行伞齿轮锻件的结构设计时，特别是齿部设计时，应尽量引入圆角。由于圆角半径越大，对锻造越有利，因此在条件允许时，应尽量设计得大一些。一般按照上述标准的规定圆角半径不小于0.7mm.由于齿顶在齿轮工作时不发生任何接触，因此齿顶圆与齿面渐开线相交处取过渡圆角0.81mm；同时，在伞齿轮锻坯的小端设计了一个凹坑，使金属容易充满齿轮的小端。考虑到终成形在齿轮的大端，在此留有余量以便调节多余的金属，此时锻件留有的余量是设计的关键要素。

　　有限元数值模拟采用通用商业有限元软件DEFORM-3D，对该齿轮的闭塞成形全过程进行数值模拟，动态地反映行星伞齿轮闭塞成形的过程，并直观再现成形过程中的缺陷，优化成形工艺参数，并通过分析模具的受力情况，为预测模具的寿命提供参考。

　　初始模具及坯料位置坯料为塑性，模具为刚性，由CAD软件导入后，划分四面体网格30000个；材料牌号选美国钢号AISI-5120[20-800]；边界条件为常摩擦模型，剪切摩擦因子取为0.12；压机速度为10mm/s；温度为冷锻温度20。

　　模拟结果如所示为成形过程中材料充满型腔的情况，成形过程可大致分为2个阶段：第1阶段金属流动主要集中在上下凸模附近；第2阶段毛坯变形量增大，流动方向主要为径向分流，充填齿形，是齿形部分填充成形的重要阶段，型腔各区域都能顺利填充完全，齿顶圆角充满，无塌角缺陷，齿跟处无折迭、裂纹等缺陷。

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