RV减速器输出盘锻造工艺研究及模具寿命提升

摘要

输出盘是机器人RV减速器中的重要组成部分，主要运用于机器人的关节传动。由于机器人的工作环境复杂多变，经常处于多振动、大冲击、频繁扭转的工况中，因此对 RV减速器的性能要求较高。输出盘作为RV减速器的核心零件，其性能也直接影响它的使用寿命。而目前，输出盘的制造主要通过铸造成形的方式，得到的零件易产生断裂等情况，影响了RV减速器的稳定性与安全性，因此需要通过锻造成形的方式来提高输出盘零件的综合性能。本课题以某型号输出盘零件为研究对象，首先探究了其成形所需的锻造工序，借助有限元模拟软件DEFORM-3D分析成形产生的缺陷，然后通过优化锻造工艺参数和改进模具制造工艺提高了模具寿命，主要的研究内容如下： (1)为了解决某公司首次试生产的输出盘锻件成形不足的缺陷，进行了输出盘锻件的结构分析，以充满6个小凸台为主要要求，制定了新的锻造工序：镦粗-预锻-终锻-切边来成形该零件。在生产中虽然得到了成形完整的锻件，但是出现了折叠的缺陷。 (2)针对出现折叠的缺陷，采用有限元模拟软件DEFORM-3D分析了坯料成形的金属流动情况，得到主要的原因是预锻件设计不合理。因此结合 CAE 分析重新设计了预锻件，经过生产验证得到了成形完全且没有折叠的锻件，但在批量生产中出现了预锻模具失效的情况。 (3)通过有限元分析预锻成形载荷以及预锻上模磨损情况，分析出了磨损的主要位置。为提高模具寿命进行了工艺优化，设计了多指标正交试验，获得了3个对模具寿命综合指标影响最大的因素，然后进行均值分析得到了最优的工艺参数组合。 (4)根据输出盘预锻上模出现磨损严重、热疲劳损伤，寿命较低的情况，提出了新的模具制造工艺：三镦三拔自由锻造、等温球化退火、真空淬火+二次回火、表面硫氮共渗。生产验证表明：新工艺下的模具金相组织和力学性能均满足要求，且由新工艺制造的模具在最优锻造工艺参数的条件下可以有效提高模具使用寿命，所生产的输出盘锻件成形效果良好。 本课题将传统的经验法锻造工艺设计与有限元模拟技术相结合，解决了输出盘的锻造成形问题。将工艺参数优化和模具制造工艺改进相结合，提高了输出盘锻件模具寿命，为以后这类锻造模具的制造和产品的成形工艺提供了理论指导。

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