齿轮精密锻造技术的发展-论文

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齿轮精密锻造技术的发展-论文齿轮精密锻造技术的发展

摘要：研究和试验了圆柱直齿轮、圆柱斜齿轮和同步齿轮等3 种汽车用齿轮。制造工艺采用温锻加冷处理，用有限元模拟来分析锻造过程和设计模具，从而保证齿轮的精度。经过3 年的研究，已掌握其基本技术，下-步将进行工厂现场试验。
关键词：齿轮；精密锻造；计算机模拟；模具设计与制造

1 引言

齿轮精密锻造在近几十年来有很大的发展，越来越多的制造厂家和用户重视用锻造的方法制造齿轮。普遍认为，用锻造的方法，可以提高材料的利用率，提高生产率，提高齿轮的机械性能，降低成本和增强市澈争力。尤其对用于汽车工业的大规模生产，齿轮精密锻造具有更大的效益和潜力[1～3 ] 。

尽管齿轮精密锻造有诸多优点，并已用于锥齿轮的规模生产，但距应用于-定尺寸的圆柱直齿轮和斜齿轮的规模生产还有-段距离。特别是应用于汽车动力传动的齿轮，还需要建立-套实用和可靠的生产工艺流程，才能为厂家所接受。

齿轮精密锻造技术源于德国。早在50 年代，由于缺乏足够的齿轮加工机床，德国人开始用闭式热模锻的方法试制锥齿轮。其中的主要特征是使用了当时很新的电火花加工工艺来制造锻模的型腔。另外还对锻造工艺过程进行了严格地控制。在此基础上，齿轮锻造技术进-步应用到螺旋锥齿轮和圆柱齿轮的生产。但是在圆柱齿轮锻造中，由于金属材料的塑性流动方向与其受力方向垂直，所以其齿形比锥齿轮更难形成。60 年代开始圆柱齿轮的锻造研究，70 年代有较大的发展，这主要是受到来自汽车工业降低成本的压力。到80 年代，锻造技术更加成熟，能达到更高的精度和-致性，使锻造生产齿轮能在流水生产线上准确定位，适合于批量生产。

齿轮精密锻造的目的是直接生产出不需要后续切削加工的齿轮。如果能在室温下进行锻造，则齿轮的形状和尺寸较易控制，也可避免高温带来的误差。目前已有较多的锥齿轮和小尺寸的圆柱齿轮用这种方法制成。当整体尺寸适合时，还可以用冷挤压的工艺来制造圆柱直、斜齿轮。但大部分用于汽车传动的齿轮，其直径、高度比较大，不适合采用挤压工艺。如用闭式模锻，则需要很高的压力才能使金属材料流动并充满模具型腔，因而此类齿轮需要采用热锻或温锻工艺。而高温将带来材料的氧化，模具畸变，影响锻件的精度和表面质量。用附加的切削加工来修正这些误差难度较大，还要增加成本。特别是当使用后续磨削工艺来修正齿形上的误差，除增加成本和延长工时外，还存在磨削工艺中齿轮的定位问题。

目前，比较-致认同的工艺途径为热