齿轮冷精锻成形工程技术论文

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1齿轮及齿轮冷精锻成形

齿轮这一应用极为广泛的机械传动零件，其具备结构紧凑、可靠性好、传动比准确、传递动力大、生产效率高以及使用寿命长等相关特点，这使之在机械装备中大量运用。齿轮加工工艺的完成主要借助于金属切削加工的方法或是使用传统式热锻与金属切削加工相结合的方法，来形成冷精锻产品，此种工艺过程通常生产成本高、加工费时较多。齿轮冷精锻成形是一门制造技术，它要求在室温条件下，先将金属坯料进行精密锻造，以直接获取完整的齿形，然后把齿面不经切削加工或者只经少许精加工，最终完成使用。经过冷精锻工艺成型之后，齿轮的内部便自然形成致密、均匀的材料组织，其沿着齿形轮廓还因而具备了表面加工硬化层和极其圆滑的齿根，以及连续、合理的金属流线，以最大限度上提升齿轮的机械强度与使用寿命。与齿轮的温锻和热锻成形进行比较，冷精锻成形无须加热毛坯和模具，则其更加利于能耗的降低，以及齿轮产品表面质量与尺寸精度的提升，这就使得齿轮冷精锻成形具备了更为广阔的应用前景。

2直齿内齿轮冷精锻技术存在的问题

在传统的齿轮冷精锻成形过程中，一直有着几大方面不足，即齿轮精度等级不够，致使齿轮使用时噪音大、寿命低；齿轮冷精锻成形载荷过大，该过程对设备要求偏高；齿轮冷静段成形所使用的模具寿命低、加工成本高。正因为齿轮冷精锻工艺中存在着相关问题，则需深入探究改善之方法，比如深入寻找更好的成形工艺，以有效改善齿轮的充填性、降低成形工作载荷以及提高模具的使用寿命等。目前国内对直齿内齿轮冷精锻成型技术所进行的研究和应用实践较多，但在直齿内齿轮冷精锻成形技术方面存在如下问题亟待解决：

（1）在出模方面，现有的直齿内齿轮不存在拔模斜度，导致出模十分困难；（2）在同心度方面，以空心坯料挤压内齿轮时，坯料上反挤出来的中心孔与其外圆的同心度无法完全吻合；（3）在精度控制方面，由于齿轮精度受到较多因素的影响，比如坯料尺寸、凸模、润滑条件、模具出现磨损和弹性变形、凹模型腔形状等，使得齿轮精度不易控制；（4）在模具设计和使用寿命方面，直齿内齿轮结构本身的特殊性，使某些机器结构的直齿内齿轮经过冷精锻成形时对模具的设计提出了更为特殊的要求。此外，有些机器结构的内齿轮在冷态下锻造成形时载荷较大，造成了模具寿命降低，这成为直齿内齿轮精锻工艺不能实用化的一个重要原因。

3直齿内齿轮冷精锻成形工艺的优化方案

针对当前直齿内齿轮冷精锻技术出现的问题，应积极优化和改善直齿内齿轮冷精锻成形工艺，其可选方案包括：

3.1贯通内齿轮冷精锻成形工艺

贯通内齿轮即内齿轮底部完全贯通，底面和内齿轮截面之间形状一致、不具备其他结构。单从制造工艺分析，贯通内齿轮冷精锻成形包含了挤压前坯料的加工、齿形冲头的设计、退料环结构的设计、坯料孔径的选择等多项工艺。若以数值模拟角度分析，则首先分析坯料孔径对内齿轮成形质量的影响，即通过轮齿成形的饱满程度评估齿轮冷精锻成形工艺；分析内齿轮模数对成形质量的影响，其中要把内齿轮面积划分为两部分，即齿形部分以及齿槽部分；分析冲头入口角对挤压成形力的影响，这主要因为冲头入口角在内齿轮挤压成形工艺中占据最重要模具结构参数的地位；分析冲头入口角对冲头承载的影响，以及有效齿高和摩擦的影响等。

3.2非贯通内齿轮冷精锻成形工艺

非贯通内齿轮即内齿轮底部非完全贯通，它通常表现为具有凸台、轴之类的其他工艺结构。了解非贯通内齿轮冷精锻成形工艺，便必须掌握分流的基本方法，即孔分流法、轴分流法和约束分流法等。其中，孔分流法需要再齿坯中心预留分流孔，其具体要先采取空心坯料，确保坯料在加工成形的最后阶段时仍然能够自由地在孔内流动，达到孔分流的目的；轴分流法则是要在上模块和下模块上开设分流扣，确保坯料成形时能够在分流口处沿轴向自由地流动，达到轴分流的目的。而约束分流法，便是要在材料充填齿形的时，对那些向溢流口分流的材料施以相应的约束阻力，以实现材料向齿腔内部充填。

4结语

本文提出的制造贯通内齿轮的冷精锻成形工艺方案合理可行。提出了两类典型结构内齿轮(贯通内齿轮和非贯通内齿轮)的冷精锻成形工艺方案。对贯通内齿轮主要从齿轮模数、成形载荷、有效齿高以及模具寿命等方面对齿轮成形质量进行研究，获得满足工艺要求的合理的效果。对非贯通内齿轮从成形载荷、齿轮精度和模具寿命等方面对两种可行方案进行对比，并得到这两种方案各自的适用条件。