齒輪冷精鍛成形工程技術論文

　　1齒輪及齒輪冷精鍛成形

　　齒輪這一應用極為廣泛的機械傳動零件，其具備結構緊湊、可靠性好、傳動比準確、傳遞動力大、生產效率高以及使用壽命長等相關特點，這使之在機械裝備中大量運用。齒輪加工工藝的完成主要借助于金屬切削加工的方法或是使用傳統式熱鍛與金屬切削加工相結合的方法，來形成冷精鍛產品，此種工藝過程通常生產成本高、加工費時較多。齒輪冷精鍛成形是一門制造技術，它要求在室溫條件下，先將金屬坯料進行精密鍛造，以直接獲取完整的齒形，然后把齒面不經切削加工或者只經少許精加工，最終完成使用。經過冷精鍛工藝成型之后，齒輪的內部便自然形成致密、均勻的材料組織，其沿著齒形輪廓還因而具備了表面加工硬化層和極其圓滑的齒根，以及連續、合理的金屬流線，以最大限度上提升齒輪的機械強度與使用壽命。與齒輪的溫鍛和熱鍛成形進行比較，冷精鍛成形無須加熱毛坯和模具，則其更加利于能耗的降低，以及齒輪產品表面質量與尺寸精度的提升，這就使得齒輪冷精鍛成形具備了更為廣闊的應用前景。

　　2直齒內齒輪冷精鍛技術存在的問題

　　在傳統的齒輪冷精鍛成形過程中，一直有著幾大方面不足，即齒輪精度等級不夠，致使齒輪使用時噪音大、壽命低；齒輪冷精鍛成形載荷過大，該過程對設備要求偏高；齒輪冷靜段成形所使用的模具壽命低、加工成本高。正因為齒輪冷精鍛工藝中存在著相關問題，則需深入探究改善之方法，比如深入尋找更好的成形工藝，以有效改善齒輪的充填性、降低成形工作載荷以及提高模具的使用壽命等。目前國內對直齒內齒輪冷精鍛成型技術所進行的研究和應用實踐較多，但在直齒內齒輪冷精鍛成形技術方面存在如下問題亟待解決：

　　（1）在出模方面，現有的直齒內齒輪不存在拔模斜度，導致出模十分困難；

　　（2）在同心度方面，以空心坯料擠壓內齒輪時，坯料上反擠出來的中心孔與其外圓的同心度無法完全吻合；

　　（3）在精度控制方面，由于齒輪精度受到較多因素的影響，比如坯料尺寸、凸模、潤滑條件、模具出現磨損和彈性變形、凹模型腔形狀等，使得齒輪精度不易控制；

　　（4）在模具設計和使用壽命方面，直齒內齒輪結構本身的特殊性，使某些機器結構的直齒內齒輪經過冷精鍛成形時對模具的設計提出了更為特殊的要求。此外，有些機器結構的內齒輪在冷態下鍛造成形時載荷較大，造成了模具壽命降低，這成為直齒內齒輪精鍛工藝不能實用化的一個重要原因。

　　3直齒內齒輪冷精鍛成形工藝的優化方案

　　針對當前直齒內齒輪冷精鍛技術出現的問題，應積極優化和改善直齒內齒輪冷精鍛成形工藝，其可選方案包括：

　　3.1貫通內齒輪冷精鍛成形工藝

　　貫通內齒輪即內齒輪底部完全貫通，底面和內齒輪截面之間形狀一致、不具備其他結構。單從制造工藝分析，貫通內齒輪冷精鍛成形包含了擠壓前坯料的加工、齒形沖頭的設計、退料環結構的設計、坯料孔徑的選擇等多項工藝。若以數值模擬角度分析，則首先分析坯料孔徑對內齒輪成形質量的影響，即通過輪齒成形的飽滿程度評估齒輪冷精鍛成形工藝；分析內齒輪模數對成形質量的影響，其中要把內齒輪面積劃分為兩部分，即齒形部分以及齒槽部分；分析沖頭入口角對擠壓成形力的影響，這主要因為沖頭入口角在內齒輪擠壓成形工藝中占據最重要模具結構參數的地位；分析沖頭入口角對沖頭承載的影響，以及有效齒高和摩擦的影響等。

　　3.2非貫通內齒輪冷精鍛成形工藝

　　非貫通內齒輪即內齒輪底部非完全貫通，它通常表現為具有凸臺、軸之類的其他工藝結構。了解非貫通內齒輪冷精鍛成形工藝，便必須掌握分流的基本方法，即孔分流法、軸分流法和約束分流法等。其中，孔分流法需要再齒坯中心預留分流孔，其具體要先采取空心坯料，確保坯料在加工成形的最后階段時仍然能夠自由地在孔內流動，達到孔分流的目的；軸分流法則是要在上模塊和下模塊上開設分流扣，確保坯料成形時能夠在分流口處沿軸向自由地流動，達到軸分流的目的。而約束分流法，便是要在材料充填齒形的時，對那些向溢流口分流的材料施以相應的約束阻力，以實現材料向齒腔內部充填。

　　4結語

　　本文提出的制造貫通內齒輪的冷精鍛成形工藝方案合理可行。提出了兩類典型結構內齒輪(貫通內齒輪和非貫通內齒輪)的冷精鍛成形工藝方案。對貫通內齒輪主要從齒輪模數、成形載荷、有效齒高以及模具壽命等方面對齒輪成形質量進行研究，獲得滿足工藝要求的合理的效果。對非貫通內齒輪從成形載荷、齒輪精度和模具壽命等方面對兩種可行方案進行對比，并得到這兩種方案各自的適用條件。

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