大模数直齿圆柱齿轮精锻模具的设计.pdf大模数直齿圆柱齿轮精锻模具的设计.pdf

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第5期总第179期2008年10月农业科技与装备AICULTURALSCIENCETECHNOLO,VANDEUIOMENTNO.5TOTALNO.179大模数直齿圆柱齿轮精锻模具的设计李涛辽宁职业学院,辽宁铁岭112001摘要利用积极摩擦一步成形的T艺方案设计大模数直齿圆柱齿轮精锻模具,以1业纯铅为试样进行试验,结果表明利用积极摩擦作用和新型飞边结构形式能够有效保证直齿圆柱齿轮精锻时齿腔充满,但同时增加了变形力。关键词锻造模具;大模数;直齿圆柱齿轮;精锻;积极摩擦作用;飞边结构中图分类号TG315.2文献标志码A文章编号1674一L161200805001802DESIGNONPRECISIONFORGINGMOULDOFSPURGEARSWITHBIGMODULUSLITAOLIAONINGVOCATIONALCOLLEGE,TIELINGLIAONING112001,CHINAABSTRACTINTHISARTICLE.AKINDOFTECHNOLOGICALSCHEMEFORONESTEPPRECISIONFORGINGMOULDOFSPURGEARWITHLARGEMODULEISPUTFOR.WMDBYUSINGPOSITIVEFRICTIONROLE,ANDCOMMERCIALPURELEADISTAKENASTESTMATERIAL,THERESULTSHOWTHATPOSITIVEFRICTIONROLECANEFFI.CIENTLYMAKEAEONTRIHUTIONTOTHEFILLINGOFTHETOOTHCAVITY,BUTINCREASEFORMINGFORCE.KEYWORDSFORGINGMODULE;BIGMODULUS;SPURGEAR;PRECISIONFORGING;LSITIVEFRICTIONROLE;OVERLAP传统的直齿圆柱齿轮加工是采用切削工艺在专用的机床上对每个齿形逐一加工,加工时间长,生产率难以提高,同时造成大量的材料浪费。因此.提M直齿圆柱齿轮精锻工艺【1方案。齿轮精锻是指经锻造而成的齿轮件的齿面不需机加工即可使用,或仪留有少许精加工余量的锻造工艺。在精锻工艺中,往往由于材料的角部难以充满而导致产品不合格。本试验针对大模数减速小齿轮提出利用积极摩擦作用精锻直齿圆柱街轮、保证齿腔充满的工艺方案,以期为直齿圆柱齿轮精锻工艺的实际应用提供参考。1积极摩擦作用基本原理金属塑性加一中,坯料与凹模侧壁总是存在一定的接触摩擦,若能人为地控制接触摩擦作用的方向,使其与金属流动方向一致.则它不仅不会阻止金属流动,反而会促使金属更好地充满型腔,这样的摩擦效应称为“积极摩擦作用”。现以齿形件精锻工艺为例说明。图L为冲挤阶段结束后的变形模式示意图。}L{L可见.I区和Ⅲ区为塑性变形区,在凸模的作JF】下.共同推动Ⅱ区金属向Ⅳ区径向流动A图中,随着凸模下行,Ⅳ区、V金属一方面存Ⅱ【、Ⅲ金属的推动下.朝着齿顶方向流动另一方商则向收稿日期2∞809一J2作者简介李涛1972~,男,工程师,从事机械加工及模具设计制造研究工作ABA一普通精锻;B一积极摩擦精锻;P一凸模;C一凹模图12种齿形件精锻工艺示意图FIGURE1PRECISIONFORGINGCRAFTWORKOF2KINDSOFTOOTHPROFILEPARTS上挤出.致使Ⅳ齿腔下角隙金属难以充满。因Ⅵ区金属在凸模端面摩擦作用下形成单鼓形,导致过早形成飞边而使上齿腔充不满。B图中,凸模在冲挤过程结束后,推动活动凹模一起向下运动,整个凹模接触面上的摩擦力方向与金属流动方向一一敛,对变形起着有益的作用。广大1此,Ⅳ区、V区金属朝齿顶方向流动的同时也朝下运动,保证了下齿腔角隙的充满。Ⅵ区金属类似于网柱体镦粗,只是变形高度凸模、模移动量相同而始终保持不变。因此,积极摩擦精锻改善了接触面的摩擦条件,使变形趋于均匀,有利于齿腔充满。2纯铅模拟试验利积极摩擦作用原理设计模H、同2为菜厂拖拉机减速小齿轮零件结构图,街数Z_L5,模数M35采用一T业纯{;F}作为试验材料,他川实心坯料P46MINX35.5LLLLN.在600KN液压万能试验机进行试2008年第5期李涛大模数直齿圆柱齿轮精锻模具的设计L9O.S4图2减速小齿轮结构图FIGURE2STRUCTUREOFSPEEDDOWNSMALLGEARFRMM1.冈L中A2.冈L巾B图3铅试样模拟试验的力一行程曲线FIGURE3FORCEDISTANCECURVEOFLEADSIMULATETEST验,工具速度为1.5~2.0MM/MIN.试验机自动记录力一行程曲线.试验结果见图3。通过观察精锻后齿腔的充满情况发现.图L中A方案金属过早形成飞边,而角部仍然充不满B方案齿腔则完全充满。另外,由图3可见,采用活动凹模精锻直齿圆柱齿轮,尽管有利于金属充满,但也增加了摩擦功率的消耗,增大了变形力。3齿轮飞边结构形式的改进从图1中B图的模具结构可以看出.由于活动凹1.上模;2.锻件;3.活动凹模;4.带齿下模芯;5.下模板;6.顶件杆7.弹簧图4赢齿圆柱齿轮精锻模具结构FIGURE4PRECISIONFORGINGSTRUCTUREOFSPURGEAR模在冲挤阶段以后与凸模始终接触,且以相同的速度一起向下运动,坯料处于闭式状态,使得变形力增大.故有必要对飞边结构形式进行改进。改进后的模具结构见图4。改进后的模具具有如下特点①依靠活动凹模保证下端齿顶先充满;②依靠飞边前端正对齿顶的环形槽保证齿轮上端齿顶充满;③上模面上备有飞边槽,用于容纳齿顶充满后的多余金属.使锻造时坯料处于开式模锻状态,以降低变形力。采用图4的模具结构形式,设计了一种在摩擦压力机上精锻钢制直齿圆柱齿轮生产性试验用模具,并在3000KN摩擦压力机上精锻出符合使用要求的图2所示的直齿圆柱齿轮。4结论直齿圆柱齿轮精锻工艺的成败,关键在于齿腔是否能够完全充满12L。本试验基于积极摩擦作用机理.提出了利用活动凹模精锻直齿圆柱齿轮方案.该方案能够保证齿腔完全充满。同时,提出了改进飞边结构形式和模具结构的方案,保证上齿腔角部金属的充满和降低变形力,为直齿圆柱齿轮精锻工艺的实际应用提供了可靠的理论和试验依据。参考文献【11韦耀民.齿轮锻造模具设计J.机械T人热加,20011054.2】陈丰,陈次吕.直齿网柱齿轮冷精锻成形的文验研究JJ.锻压技术,200726062
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