斜齿圆柱齿轮一步精密成形数值模拟

摘要

探索一种集成了分流成形与推过整形优点的一步法斜齿圆柱齿轮精密成形新工艺,以模数为4 mm、齿数为12、螺旋角为14°、齿宽为29 mm的斜齿圆柱齿轮为研究对象,设计了成形模具,采用Deform-3D软件对成形过程进行模拟研究。首先进行了新工艺的成形力分析,之后,采用控制变量法探索了齿宽方向扩腔范围b、扩腔斜角α和齿高方向扩腔范围h这3个扩腔空间结构参数对齿轮下角隅充满效果及成形力的影响。分析结果表明,新工艺能明显降低成形力。即金属分流量的多少决定着成形效果,金属分流量由b、α和h三个参数组合决定,三者影响规律类似。即当其他条件一定时,若b(或α亦或h)过小,则成形力很大,分流量不足,导致下角隅填充不饱满;反之,虽然成形力较小,能得到完整齿形,但分流量过多,容易产生废料;当b、α和h取合理组合值:b为16 mm,α为10°和h为3 mm时,成形力适中且分流量合理,可以得到无废料的完整齿形。