【摘要】：借助有限元軟件分析了預(yù)緊力狀態(tài)下,采用均勻變過盈量設(shè)計(jì)的組合凹模能有效減小消氣帶區(qū)齒根的切向壓應(yīng)力,以避免線切割時(shí)模具的破損,但模芯成形區(qū)齒根的切向壓應(yīng)力也相應(yīng)減小,無(wú)法完全抵消擠壓時(shí)在成形區(qū)產(chǎn)生的拉應(yīng)力,從而影響了模具的使用壽命。為解決這一問題,提出局部變過盈量組合凹模的設(shè)計(jì)方法,即在模芯上部采用均勻過盈量,下部采用變過盈量的設(shè)計(jì),以保證預(yù)緊狀態(tài)下模芯成形區(qū)齒根切向壓應(yīng)力不被減小,而只減小消氣帶齒根的切向壓應(yīng)力,有效提高了模具壽命。以模數(shù)m=4的某齒輪為研究對(duì)象,通過數(shù)值模擬,確定了錐角γ″=1°,γ'''=1.2°,均勻過盈量區(qū)高度h=21 mm等參數(shù)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn),與均勻變過盈量模具壽命相比,提高了35%左右。
【圖文】：

Ｉ杓埔蘊(yùn)岣咦楹習(xí)寄５牡?性強(qiáng)度極限和疲勞壽命;劉丹等［6］提出了采用可控運(yùn)動(dòng)凹模的成形工藝，有效降低了直齒圓柱齒輪冷擠壓成形載荷和改善了齒形角隅部分充填性;馮文杰等［7－8］提出了一種非均勻過盈量組合凹模設(shè)計(jì)，采用數(shù)值模擬及工藝實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)模具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大提高了模具壽命。本文針對(duì)均勻變過盈量組合凹模設(shè)計(jì)會(huì)減小模芯成形區(qū)預(yù)緊壓應(yīng)力的問題，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，，提出了一種新的組合凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使模具壽命進(jìn)一步提高。1均勻變過盈量設(shè)計(jì)均勻變過盈量組合凹模設(shè)計(jì)［7］，如圖1所示，是指在模芯與模具中圈之間采用不同的錐角設(shè)計(jì)，使中圈內(nèi)壁的錐角γ'＞模芯外壁的錐角γ，從而改變預(yù)緊狀態(tài)下模具型腔(即模芯)各區(qū)域的應(yīng)力分布(圖2)，既可使模芯成形區(qū)產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，以抵消擠壓過程的切向拉應(yīng)力;又可使模芯消氣帶不產(chǎn)生過大的應(yīng)力值，造成模芯線切割時(shí)出現(xiàn)破裂。圖1均勻變過盈量組合凹模結(jié)構(gòu)Fig.1Structureofcombineddiewithuniformchangeableinterference圖2模具型腔結(jié)構(gòu)分區(qū)示意圖Fig.2Zoningmapofdiecavitystructure以某載重汽車用輪邊減速器的大模數(shù)(m=4)直齒圓柱齒輪為研究對(duì)象(圖3)，設(shè)計(jì)的變過盈量組合凹模主要尺寸參數(shù)如表1所示。其中，D2，D3，D4分別為模芯、中圈及外圈的外徑，U1和U2分別為中圈與模芯、外圈與中圈之間的過盈量。圖3行星輪零件圖Fig.3Partdrawingofplanetgear表1組合凹模主要尺寸(mm)Table1Maindimensionsofcombineddie(mm)尺寸參數(shù)D2D3D4U1U2數(shù)值Φ104Φ190Φ2800.1560.267其中，外圈內(nèi)壁錐角、中圈外壁錐角、模芯外壁錐角均取γ=1°，外圈與中圈之間為均勻過盈，過盈系數(shù)β3=2.81‰;中圈內(nèi)壁錐角γ'?

部分充填性;馮文杰等［7－8］提出了一種非均勻過盈量組合凹模設(shè)計(jì)，采用數(shù)值模擬及工藝實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)模具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，極大提高了模具壽命。本文針對(duì)均勻變過盈量組合凹模設(shè)計(jì)會(huì)減小模芯成形區(qū)預(yù)緊壓應(yīng)力的問題，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提出了一種新的組合凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使模具壽命進(jìn)一步提高。1均勻變過盈量設(shè)計(jì)均勻變過盈量組合凹模設(shè)計(jì)［7］，如圖1所示，是指在模芯與模具中圈之間采用不同的錐角設(shè)計(jì)，使中圈內(nèi)壁的錐角γ'＞模芯外壁的錐角γ，從而改變預(yù)緊狀態(tài)下模具型腔(即模芯)各區(qū)域的應(yīng)力分布(圖2)，既可使模芯成形區(qū)產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，以抵消擠壓過程的切向拉應(yīng)力;又可使模芯消氣帶不產(chǎn)生過大的應(yīng)力值，造成模芯線切割時(shí)出現(xiàn)破裂。圖1均勻變過盈量組合凹模結(jié)構(gòu)Fig.1Structureofcombineddiewithuniformchangeableinterference圖2模具型腔結(jié)構(gòu)分區(qū)示意圖Fig.2Zoningmapofdiecavitystructure以某載重汽車用輪邊減速器的大模數(shù)(m=4)直齒圓柱齒輪為研究對(duì)象(圖3)，設(shè)計(jì)的變過盈量組合凹模主要尺寸參數(shù)如表1所示。其中，D2，D3，D4分別為模芯、中圈及外圈的外徑，U1和U2分別為中圈與模芯、外圈與中圈之間的過盈量。圖3行星輪零件圖Fig.3Partdrawingofplanetgear表1組合凹模主要尺寸(mm)Table1Maindimensionsofcombineddie(mm)尺寸參數(shù)D2D3D4U1U2數(shù)值Φ104Φ190Φ2800.1560.267其中，外圈內(nèi)壁錐角、中圈外壁錐角、模芯外壁錐角均取γ=1°，外圈與中圈之間為均勻過盈，過盈系數(shù)β3=2.81‰;中圈內(nèi)壁錐角γ'取值由1°開始依次增加0.05°，得到中圈與模芯之間沿模具高度方向變化的過盈系數(shù)β2。如圖2所示，在模芯各區(qū)域依次取點(diǎn)，研究其在預(yù)緊狀態(tài)和工作狀態(tài)下?

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1 黃q駛

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