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    淺析齒輪精密鍛造的發展前景

    來源: 時間:2013-10-19 11:17:10 瀏覽次數:

    齒輪精密鍛造技術源于德國。早在50 年代,由于缺乏足夠的齒輪加工機床,德國人開始用閉式熱模鍛的方法試制錐齒輪。其中的主要特征是使用了當時很新的電火花加工工藝來制造鍛模的型腔。另外還對鍛造工藝過程進行了嚴格地控制
    齒輪精密鍛造技術源于德國。早在50 年代,由于缺乏足夠的齒輪加工機床,德國人開始用閉式熱模鍛的方法試制錐齒輪。其中的主要特征是使用了當時很新的電火花加工工藝來制造鍛模的型腔。另外還對鍛造工藝過程進行了嚴格地控制。在此基礎上,齒輪鍛造技術進一步應用到螺旋錐齒輪和圓柱齒輪的生產。但是在圓柱齒輪鍛造中,由于金屬材料的塑性流動方向與其受力方向垂直,所以其齒形比錐齒輪更難形成。60 年代開始圓柱齒輪的鍛造研究,70 年代有較大的發展,這主要是受到來自汽車工業降低成本的壓力。到80 年代,鍛造技術更加成熟,能達到更高的精度和一致性,使鍛造生產齒輪能在流水生產線上準確定位,適合于批量生產。

    齒輪精密鍛造的目的是直接生產出不需要后續切削加工的齒輪。如果能在室溫下進行鍛造,則齒輪的形狀和尺寸較易控制,也可避免高溫帶來的誤差。目前已有較多的錐齒輪和小尺寸的圓柱齒輪用這種方法制成。當整體尺寸適合時,還可以用冷擠壓的工藝來制造圓柱直、斜齒輪。但大部分用于汽車傳動的齒輪,其直徑、高度比較大,不適合采用擠壓工藝。如用閉式模鍛,則需要很高的壓力才能使金屬材料流動并充滿模具型腔,因而此類齒輪需要采用熱鍛或溫鍛工藝。而高溫將帶來材料的氧化,模具畸變,影響鍛件的精度和表面質量。用附加的切削加工來修正這些誤差難度較大,還要增加成本。特別是當使用后續磨削工藝來修正齒形上的誤差,除增加成本和延長工時外,還存在磨削工藝中齒輪的定位問題。

    目前,比較一致認同的工藝途徑為熱鍛、溫鍛和冷鍛的結合。熱鍛、溫鍛可實現能和材料的高利用率,冷鍛過程則修正熱、溫鍛過程的誤差和提高表面質量。同時,冷處理工藝還能使輪齒表面獲得殘余壓應力,提高齒輪的壽命。

    經過多年在齒輪鍛造方面的經驗積累和近來用溫鍛加冷處理的實驗,有如下總結:

    1) 一套通用的模具可用于多種齒輪的精密鍛造,并證明在單動單曲柄壓機上行之有效;
    2) 有成熟的設計方法保證齒輪熱、溫鍛的精度和一致性,比如讓輪廓尺寸具有011mm~012mm的冷加工余量;
    3) 可用現代手段詳細地分析冷成形(精整) 的過程,考慮多種影響因素,包括材料、幾何形狀及尺寸,模具的變形和潤滑等等,從而地設計模具;
    4) 熱、溫鍛齒輪經過冷成形處理,可達到ISO6~5 的精度;
    5) 在模具加工和模具及齒輪測量方面還有大量的工作要做。
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