供应直齿圆柱齿轮
时晓飞+罗伟先+邵缇+高军伟+张磊
摘 要：随着科学技术的进步，直齿圆柱齿轮冷锻新技术得到了广泛推广与应用。金属流动性变化造成齿形填充具有一定难度，并且要求压力较大，成为直齿圆柱齿轮冷锻技术重要研究内容。对此，本文着重对直齿圆柱齿轮冷鍛成型技术进行简要分析，对其方法与关键技术提出建议。
关键词：直齿圆柱齿轮；冷锻成型技术；研究分析
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.024
现阶段，随着材料单价的飞速增长，整机厂同时也在不断的压低价格，造成了构件加工单位经济效益提升困难。但是，如果不进行工艺技术转变，其成本费用将难以下降。伴随着模具工业的进步，其行业技术水平与制造精度得到了明显提升，直齿圆柱齿轮冷锻就是其中一项新技术，对经济效益的提升具有重要作用。
1 直齿圆柱齿轮的冷锻技术
传统直齿圆柱齿轮制造流程为：下料--热锻毛坯--正火--喷丸--粗精车--滚轮--剃齿--热处理--成品。当冷锻技术推广应用后，直齿圆柱齿轮制造流程改为：下料--材料退火处理--喷丸--磷皂化--缩颈--挤孔--冲孔--预成形--冷精整--车加工--热化处理--成品。其中，冷精整在齿形的精度与厚度和预成形上有着较大区别。冷整形模齿顶、齿根、预锻模缝隙控制在0.05--0.1mm之间。由于齿面整形过程中，剩余材料并非顺着轴向移动，呈径向运动，齿顶齿根位置模具应力较高，易引起模具损害。所以，整形过程中最佳状态为接触齿面。
因为工艺技术上的差异性，使得不同技术工艺特点不同。例如：滚齿剃齿工艺精度等级为7--8级、冷锻直齿齿轮精度等级为7--8级；加工效率分别是：1.6、1.2；加工率为400、1500。
凹模过渡挤压腔结构。凹模挤压腔作为齿轮冷锻重要组成部分，科学有效的凹模结构能够确保齿形饱满、减小成型压力，具有重要作用。但因为直齿圆柱齿轮对于材料、精度、形状等有着严格按要求严格，并且在常规温度相金属变形力上较弱、流动缓慢进而造成锻造荷载陡增、齿形型腔填充力降低，并且在极限加工中，易发生磨损、弹性变形等问题。对此，根据杯杆形圆柱齿轮径向挤压成型技术优势，进行了金属规律流线凹模型腔设计，即：将正挤压的直挤压腔设置为过渡挤压腔，进而优化金属流动的均匀性，同时减小成型压力。这对齿轮挤压成型精度的提升具有重要影响。
在过渡挤压腔阶段，利用Bezier曲线拟合接近曲线在模型初步流程后，利用反求控制阶段进行Bezier优化，进而达到流曲线要求。在过渡型腔结构中，挤压腔曲线面模型构建与加工是其重要组成部分，曲面造型正确性与有效性对设计质量具有重要作用。因为曲面模型具有繁杂性特点。所以，一般在加工中难以达到标准精度。对此，利用数控机床高速铣削加工，随后进行抛光加工进而完成流线型过渡挤压腔曲面模型。
2 直齿圆柱齿轮冷锻关键技术分析
较早以前，已经研制出了冷挤花键技术，渐开线花键与线齿轮其最大不同在于，花键只是进行低速传动、齿轮则是用于高速传动齿合，关于齿形、齿向要求尤为严格。
第一，标准齿轮制作。多点留料、多边切割避免齿轮模具在切割过程中出现变形。首先，在线切割过程中采取较大坯料进而为装夹与防止切割变形提供便利。其次，在线切割前进行钻孔4--5个，以便后续留料切割。随后，切割过程中需要从1--2点至2--1点，重复3--4次，一次切割余量降低进而抵消变形。这对提升线切割精度具有重要作用。
结合上述流程在标准齿与模具切割过程中，齿厚公差一周内应保持在0.01mm，齿形与齿向达到标准要求。例如：某零件标准齿轮数值为：m=2.5mm、z=13、a=20度。其标准齿通过上线切割方法能够让齿轮的齿廓精度控制在0.013mm内，齿向上能够控制在0.01mm内，符合模具精度要求。
第二，预锻模调整。结合其方法流程与模具制作流程，在齿轮冷锻测量中发现：冷锻精整后齿轮在5--7天内，单齿跳动与齿向要求符合标准要求。不过在实际制作中齿形一直与标准要求存在出入，同时规律等同。通过模具检测与实验证明，模具精度无异常，根本原因在于：压力机压力状态齿形在齿顶上未充实造成的。对此，通过对流动原理研究发现：金属在锲形底端位置位于流动压力下。若提升压力机下压力，齿根位置模具则会因为较大应力集中而影响模具。
所以，提出预断模型腔修正计划。原有预断比终锻的成型模具单边缝隙在0.05mm。在进行修正后，预锻齿上端位置小于终锻单边0.05mm，预锻齿根修正单边缝隙为0.10mm。通过修正，齿形偏差所有降低，基本符合标准精度要求。
3 结语
综合分析，直齿轮冷锻技术是一种先进技术形式。本文从直齿圆柱齿轮的冷锻技术、关键技术两方面进行分析，提出了线切割修正与预锻模修正方法，有效的节省了模具制造时间与次数。并且经过实践证明，效果良好。
参考文献：
[1]田维，安喜梅，程旺军.大模数直齿圆柱齿轮精锻数值模拟及模具设计[J].重型机械，2016（02）.
[2]赵军，叶婷，郭天太，孔明，王道档，陆首创.大直齿圆柱齿轮几何中心确定方法及齿廓偏差计算[J].机械传动，2016（07）.
[3]刘丹，刘华，王伟钦，刘百宣.直齿圆柱齿轮冷挤压可控运动凹模成形工艺[J/OL].锻压技术，2016（09）.
[4]罗彪，李威，于静.基于模糊综合决策的直齿圆柱齿轮齿廓最佳修形[J/OL].工程科学学报，2016（10）.
作者简介：时晓飞（1987-），男，河南禹州人，硕士研究生，研究方向：金属塑性变形过程数值模拟技术。
