第42卷第12期 Vol. 42No.12
假压技木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
主动螺旋伞齿轮双向挤精密成形试验
郭开元，
张如华，吴泽
（南昌大学机电工程学院，江西南昌330031)
2017年12月 Dec.2017
摘要：为实现主动螺旋伞齿轮精密成形，并克服现有工艺存在的轮齿角填充欠饱满、模具结构复杂、成形力大等不足，根据“积极摩擦”原理采用了一种双向锁挤闭塞模锻新工艺。以一种齿数为10的主动螺旋伞齿轮为研究对象，分析了成形工艺特点并创建了三维模型，利用Deform-3D对成形过程进行数值模拟，
，得到载荷-行程曲线，结果表明，变形过程可划分为自
双向锻挤的大、小端载荷值分别降低了14%和30%；并对所获等效应
由变形、大变形、充满3个阶段。与单向锁挤对比，
力、等效应变等信息进行了分析，为模具设计优化提供了依据。
。通过物理模拟试验，得到了无飞边、齿形充填饱满、轮师清
晰、无折叠和开裂等缺陷的铅质主动螺旋伞齿轮
关键词：主动螺旋伞齿轮；精密成形；双向锁挤；数值模拟；物理模拟 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 12. 012
中图分类号：TG376
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）12-0061-07
Experiment of two-way upsetting-extrusion precision forming of
spiral bevel driving gear Guo Kaiyuan, Zhang Ruhua, Wu Ze
( School of Mechanical and Electrical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China)
Abstract : In order to realize the precision forming of spiral bevel driving gear and overcome the deficiencies of existing shaping process of insufficient-flling tooth comer, complicated mold structure and large forming foree, a new closed die forging process of two-way upsetting extrusion was adopted according to the principle of effeetive friction. For the spinal bevel driving gear with ten tooth, the characteristics of forming process were analyzed, and a 3D model was created. Then, the forming process was numerically simulated by Deform-3D. The load-stock curve shows that the deformation process can be roughly divided into three stages as free deformation, large deformation and full flling stages. Compared with the one-way upsetting-extrusion, load values of larger and smaller ends of two-way upsetting extrusion decrease by 14% and 30% respectively, and the equivalent stress and equivalent strains are also analyzed, which provides a basis for die design and optimization. Furthermore, the spiral bevel driving gear with non-flash, full filling, clear outline, no folding and no cracking is obtained by physical simulation tests.
Key words : spiral bevel driving gear; precision forming; two-way upsetting-extrusion; mumerical simulation ; physical simulation
螺旋伞齿轮在汽车、航空航天、航海、工程机机床等领域属于核心零部件[1-2]，其质量的好
械、
坏直接影响整机的性能[3]。这就要求开发更能保证质量、更高效、更节材的加工方法。
齿轮精密成形是指锻造出完整齿形而不需后收稿日期：20170619；修订日期：20170930
基金项目：江西省发明专利研发引导项目（20143BBM26105）；江西省数育厅科技计划项目（GJ13192）
作者筒介：郭开元（1992-），男，额士研究生 E-mail: guokaiyuan136@ 163. com
通讯作者：张如华（1958-），男，颈士，教授万方据ail：zhangruhaa@ncu.edu.cen
续切削加工或仅留有精加工余量[4-5)。与切削加工相比，精密成形不仅材料利用率高、生产效率高、
成本低，而且具有连续的纤维流线，抗疲劳性能更好[6]。但是，主动螺旋伞齿轮精密成形的模具设计和成形技术还不成熟[}-8]，因为金属进人齿型腔的流动路线为曲线，阻力大，齿形角隅充填困难；其特殊的外形决定了工件脱模时需与模具相对旋转，使得模具结构复杂、脱模比较困难。
针对螺旋伞齿轮精密成形问题，文献【9］文献【10］利用铅试样对主动螺旋伞齿轮精锻过程的金属变形规律进行了闭塞模锻（单向镦挤）的试验研究和验证。文献「11~文献「12对银造题
特种成形栏目是由北京机电研究所塑性工程技术中心①赞助刊出