（优秀毕业全套设计）齿轮轴的精密模锻模具设计（整套下载）㊣精品文档值得下载

齐秀飞毛君介绍了在软件中建立齿轮轴三维实体模型的方法，并在软件中进行了有限元分析，从理论上得到了齿轮轴在工作时轮齿靠近键槽部分的应变最大，易磨损破损，此方法为快速开发与设计零件部件具有定的意义。

石国新等以为编程工具，运用语言，基于和的接口技术，开发出了减速器齿轮轴的有限元分析模块，实现了对齿轮轴的参数化建模和有限元分析，从而节省了在环境下进行系列建模分析所需的时间，提高了减速器齿轮轴设计和分析的效率。

孟令先等制定出了种将汽车起动齿轮轴的内齿与外台阶轴近净成形的高效精密成形技术及工艺方法，同时设计制做了套结构简单新颖寿命高的成形模具及摸架，提出了加工该高精度模具所采取的行之有效的措施。

张瑞郝蒯采用．塑性成形模拟软件对齿轮轴毛坯的闭式模锻成形工艺进行了数值模拟，为优化锻模结构设计提供了理论依据，最终设计出结构合理的锻模。

在目前的直齿圆柱齿轮及齿轮轴成形工艺中，热温锻方法材料的成形性能好，但能源和材料消耗较多，而且成形精度不易保证冷锻方法成形精度高，能源和材料消耗少，但其成形难度大，所需变形力也较大，对成形设备和模具设计要求较高。

分流法可降低成形载荷，提高齿形填充质量，但其成形过程复杂，需增加冲钻分流孔等辅助工序，同时分流部分也增加了材料消耗。

探索合理有效的成形工艺方案仍是今后研究的重点。

许多研究工作在实际生产中未能得到推广应用。

究其原因，有关变形规律的研究工作主要集中于力能分析，对流动规律的研究则只能粗糙地分析金属的整体流动，而不能得到变形坯料的自由表面形状和内部质点的流动场，因此仅能得到变形过程的部分变形力学特征参数，而不能确定在变形过程中会属的流动规律和所具有的变形力学特征。

采用常规实验方法不能了解精锻过程各变形瞬间的变形流动规律以及各种工艺参数对锻件质量模具寿命的影响，因而也无法对工艺参数模具结构坯料的形状和尺寸进行优化。

．课题的提出问题提出齿轮轴是汽车船舶以及各类机械设备中的重要零件，起着传递运动和动力的作用，直接影响到设备的工作质量。

传统的切削加工方法，材料利用率低，生产率低，产品成本高，质量却差。

随着市场对齿轮轴产品性能和成本要求的不断提高，切削加工方法已经难以满足当前生产企业的要求，这就要求人们进行齿轮加工技术变革，采用精锻方式生产齿轮轴已成为种趋势。

对齿轮轴进行精密锻造，可以使齿形部分流线合理，改善产品质量，提高生产效率，降低生产成本。

为提高齿轮轴成形效率和降低后续机械加工量，在具备生产条件并确保成形的基础上，应优先选择闭式模锻成形工艺。

与齿轮产品成形相比，齿轮轴产品除了难于成形的齿形部分外，还带有不同尺寸的阶梯轴的成形，因此定程度上提高了产品的成形难度。

同时，在影响成形性的工艺因素中，由于不同径向尺寸阶梯轴的存在，使得初始坯料的选定上存在定的灵活性。

不同形状规格的初始坯料，直接影响着齿轮轴锻造成形的质量。

目前许多学者展开了对齿轮热锻成形的研究，但是由于齿轮轴形状复杂，难以完全填充，且成形力又较大，齿形轮廓部分渐开线形状难以准确控制，很少有人展开对齿轮轴热锻成形过程的精确系统分析。

因此，本文以带阶梯轴的齿轮轴产品锻造成形性为目标，对齿轮轴进采用挤压这种鄙视模锻方式来进行成形性分析及模具设计。

第二章零件的工艺性分析.零件的锻件图设计零件的三维图如图所示为典型的回转结构，结合后续机加工来实现齿轮轴的生产。

考虑到结构的工艺性齿轮轴模锻锻件图为其中锻件图的主要考虑因素有加工余量，挤压斜度，圆角半径，挤压厚度等等。

图中未标注的圆角半径为.材料的利用率根据锻件图并按照毛坯体积等于挤压件体积的原则，所以计算毛坯体积时要加上修边余量，即其中毛坯体积修边余量体积锻件体积进过软件的运算，根据挤压件的尺寸计算得出.，挤压零件的最终重量约为.。

材料利用率是指合格品中包含的材料数量在材料原材料总消耗量中所占的比重，即已被利用的材料与实际消耗的材料之比，说明材料被有效利用的程度。

材料利用率越高，意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。

本材料的利用率为η式中η材料利用率零件体积锻件体积代入得η.。

.坯料直径的选择坯料直径的大小直接会影响到凸模在成形过程中的总功的大小，对于大直径的成形时为便于金属流动。

必须选择最佳的成形参数，使成形设备的吨位大大降低，以达到节能降耗的目的。

挤压毛坯的断面形状，可以根据挤压件的断面形状来确定，采用多工序挤压成形的形状复杂的零件，其毛坯形状则按中间工序的半成品的断面形状来确定。

圆柱形毛坯是挤压生产中广泛采用的种，在毛坯高度大于直径的情况下，最适宜采用高效，经济的锯切下料法，这种毛坯形状适用于第次挤压。

经过多次考虑和筛选，材料选择为的棒料。

.锻压件挤压型评价化学成分碳硅锰铬硫允许残余含量.磷允许残余含量.镍允许残余含量.铜允许残余含量.钛是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为的低碳钢。

汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中钢，其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。

表面渗碳硬化处理用钢。

良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。

主要用途有用于齿轮，轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。

当前世界以净成形和近净成形为目标的加工技术，已经在工业发达国家得到迅速的发展并发挥着重要的作用。

精密塑性成形技术已经在较大的程度上实现了近净成形，即制造接近零件形状的工件毛坯，较传统的成形技术减少了后续工序的切削量，减少了材料能源的消耗。

其发展趋势是实现净成形，即直接制成符合形状要求的工件。

精密塑性成形不但可以节材节能缩短产品生产周期，降低生产成本，而且可以使金属流线沿零件轮廓合理分布，获得更好的材料组织结构与性能。

精密塑性成形技术有以下特点节材节能，可缩短产品制造周期降低生产成本。

可生产复杂结构零件，为新产品的开发提供有力的技术支持。

使金属流线沿零件轮廓合理分布，获得更好的材料组织结构与性能，从而可以减轻制件的质量，提高产品安全性可靠性和使用寿命。

同传统成型工艺相比，可以改善成产条件并减少对环境的污染，成为种清洁生产技术，为可持续发展创造有利条件。

挤压作为种先进制造技术，近年来得到了迅速的发展，并在工业中获得了广泛的应用。

制造业特别是机械制造业的发展，要求生产过程节约能源节约材料提高资源利用率，这已经成为参与国际市场竞争的重要因素。

发展应用精密塑性成形技术就是个有效途径。

第三章挤压工艺的制定该轮毂所用的材料是，其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。

随着温度的提高，回复再结晶的不断进行，其塑性也会极大地改善，所以需要合理的制定挤压过程的工艺参数，以降低变形抗力。

工艺参数主要主要有挤压系数温度挤压速度模具加热温度等等。

.的两种工艺方案方案下料预制坯第次挤压成形润滑镦挤成形机械加工方案二下料预制坯模锻机械加工方案的工艺图下料第次挤压成形镦挤方案二的工艺图下料挤压件图工艺方案的选择方案二工艺简单，但是其对设备要求较高，对润滑等挤压调剂较为苛刻，方案属于二部成形，对设备模具要求较低。

综合的考虑，在般的工厂，工艺二对设备的要求很高，对般的工艺选择工艺。

.挤压温度的确定变形温度是温挤压的关键，每种材料都有对应的最佳温度或温度区间。

人们从金属成形机理上把金属塑性成形分为热成形温成形和冷成形。

温成形主要是在再结晶温度以下，仅有动态回复发生在再结晶温度以上时，动态回复动态再结晶同时发生，进行的程度视材料及变形条件而定。

挤压铝合金的温度应应按照合金的性能特点来确定。

应当考虑两种情况，即对合金挤压件，为了获得未再结晶的细晶组织，金属的变形温度应尽可能控制高些。

但是，开锻温度过高时，已变形过的坯料在加热过程中将会发生晶粒急剧长大，结果使锻件的力学性能降低。

另外，合金在变形过程中温度低，晶粒长大得很快，容易形成粗晶。

温度过高对材料的表面氧化影响也很大。

由此衍生出确定温挤压成形温度的原则是选择在金属材料的塑性好，变形抗力显著下降的温度范围。

选择在金属材料发生剧烈氧化前的温度范围，以保证在非保护性气氛中加热时氧化极微无脱碳现象。

选择在润滑剂能达到最小摩擦系数，不致因高温或低于其使用温度而失效。

选择在金属材料成形后能强化和不改变其组织结构的温度范围。

过共析钢最终热处理前要求为球状珠光体，在温挤压前的坯料应经过球化退化，在温挤压的加热和成形过程中不改变其球状珠光体组织，挤压成形后可直接进行零件最终热处理，不再需要挤压后的退火等处理。

所以在实际生产过程中，般采用温挤压挤压温度。

.挤压速率的设定合金流动应力对变形速率变化很敏感，变形速率的增大会引起流动应力的加大。

这是因为如果变形速率过大，晶粒内和晶界间的滑移与位错拥塞导致应力集中，变形的流动应力加大。

般在低温内变形抗力对变形速度的变化不敏感，而在高温温度范围则比较敏感，变形速度增大，变形抗力增大。

因此过大的挤压速度会造成在轮毂挤压过程中表面开裂，影响产品外观。

挤压是放热反应，据有关数据表明挤压时高达以上的能量用来放热，所以如果挤压速率过大，在生产过程中放出的热量很多，金属发烧黏着，会产生由于外金属的附加拉应力，使工件开裂。

如果挤压速度过慢，会影响生产速度。

拟定挤压速度为左右。

.摩擦铝合金质地很软，外摩擦系数较大，所以流动性较差，挤压时难于成形。

钢与铝合金变形时的外摩擦系数无润滑时的对比见表．。

在挤压的过程中良好的润滑措施与合理的模具结构是预防挤压零件折叠起皱粘模内部串流等缺陷的方法。

挤压时，金属在挤压简中的流动特性，对所需挤压力和制品质量有很大的影响。

在般情况下，整个挤压坯料体积可以分为三个区Ⅰ弹性变形区，Ⅱ塑性变形区，Ⅲ滞留区。

各区的位置和大小取决于变形金属的性质质金属与挤压模具之间的摩擦力延伸系数金属温度的不均匀性和挤压模入口锥度等许多因素。

其中最主要的因素之就是坯料侧表面和挤压筒壁之间的摩擦。

铝合金质地很软外摩擦系数很大，流动性很差，因此挤压过程中摩擦系数的大学对挤压过程的影响是不容忽视的，在挤压过程中应该做好充分的润滑措施.润滑剂的选择润滑剂在温挤压过程中能提高模具寿命和产品成形率，但润滑剂不同所表现的效果也不同。

挤压模具简明手册页选用的可以有两种均是石墨润滑剂，石墨是碳的种结晶形态，具有六方晶格，原子呈层状排列，同层晶面上碳原子间的距离为.，相互之间是共价键结合层与层之间的距离为.，原子间呈分子键结合.层与层之间的作用力很小故很容易在层间发生相对滑动.因为这些结构上的特点，导致它的强度硬度很低，塑性也很差，但可以起到很好的减磨作用，是种很好的固体润滑剂。

其配方有两种，配方胶体石墨油剂石墨废机油配方二胶体石墨水剂石墨与水之比现选用第种润滑剂，油膜的厚度不超过．。

但是挤压后的润滑剂残留物不易去除，嵌在工件表面的石墨粒子可能引起污点麻坑和腐蚀，因此每次开模后必须清理。

挤压时单位挤压力大，要求表面润滑层能够承受高压且不被破坏。

因此要求润滑剂在高压下仍能具有良好的吸附性，保证挤压成型过程中能够起到润滑作用。

.挤压前的预处理去除表面缺陷去除表面缺陷铝材和工序半制品的表面缺陷必须清理，在实际生产中般采用软轴砂轮或抛光进行处理二模具的预热温挤压前处理对坯料进行加热和润滑外，还要对挤压凸模和凹模进行预热。

般预热到再进行挤压生产。