第42卷第8期 Vol.42No.8
假压技木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
基于粒子群算法的大模数齿轮冷挤压变过盈量
组合凹模优化设计
陈莹莹"2，冯文杰13，况智允3，李栋3
2017年8月 Aug-2017
（1.重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆400054；2.重庆理工大学车辆工程学院，
重庆400054；3.重庆理工大学机械工程学院，重庆400054）
摘要：针对大模数圆柱直齿轮冷挤压过程中均勾过盈量组合凹模易出现开裂的问题，提出一种变过盈量组合凹模的设计方法，并以直径比、中圈内壁锥角和过盈系数为设计变量，以降低模芯内壁等效应力、避免模芯出现周向拉应力和避免内外图塑性
可行变量空间内寻优，得到最优工艺参数组合为：nz=1.55，n，=2.55，"=1.25°，β:=2.5%，B，=2.4%e。研究结果表明，采用优化后的变过盈量组合凹模可有效避免组合凹模的破裂，提高模具的使用寿命
关键词：大模数圆柱直齿轮；冷挤压；组合凹模；变过盈量：粒子群算法 DOI : 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 08. 024
中图分类号：TG376
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）08-0122-07
Optimizationdesign oncold extrusion changeableinterferencecombined
mould for large module gear based on particle swarm optimization
Chen Yingying2,Feng Wenjie.3,Kuang Zhiyun, Li Dong
( 1. Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology for Automobile Parts, Ministry of Education, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China; 2. Automobile College, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China :
3. Mechanical Engineering Cllege, Chongqing University of Technology , Chongqing 400054, China)
Abstract: For the crack problem of combined die in cold extrusion process of large module eylindrical spur gear, the design method of changeable interference combined mould was proposed. Then, the Kriging model with changeable interference combined mould structure parameters and integrated weighted score was established by design variables of the diameter ratio, the angle of inner wall of shrink ring and the interference coeficient and the optimization objective of reducing the equivalent stress of the inner wall of mould core, avoiding the circumferential tensile stres and plastic defomation of the inner and outer ring. The optimal process parameters with n = 1. 55, ny = 2. 55 , y" = 1. 25°, β, =2. 5%e, β, =2. 4%e in the variable space were found by the Kriging model combined with particle swam optimi-zation. The research results show that the design method of the changeable interference combined mould can avoid the fracture of the com-bined mould and prolong the service life of mould.
Key words : large module eylindrical spur gear; cold extrusion; combined mould; changeable interference; particle swarm optimization
大模数齿轮具有传动力大、寿命长、可靠性好和传动比准确等特点，是机车车辆、农业、矿山、石油机械和机床等多种重载传动机械产品必不可少的基础零件。目前，国内一般采用切削加工方法制造。随着精密塑性成形工艺的发展，冷挤压成形的
收稿日期：20170313；修订日期：20170522
基金项目：重庆市教委科学技术研究资助项目（KJ1400944）；重庆市科委资助项目（cste2014ykfA60001）
作者简介：陈莹（1979-），女，硕士，副教投 E-mail: cheny@ cqut. edu. cn
万方数据
方法逐渐运用到大模数齿轮的制造上，能最大限度地减少能耗、提高材料利用率、提高产品质量、降低生产成本，真正实现绿色加工，具有广阔的应用前景。
大模数齿轮在冷挤压成形时，金属流动非常剧烈，齿形模具极易出现齿形磨损、横向断裂、纵向破裂等多种失效形式，造成成形失败，因此，通常采用3层组合凹模。而组合凹模传统的设计方法般采用拉美公式和经验公式相结合的方法来确定尺寸参数"}，随着有限元技术的广泛应用，众多学者