汽車空心齒輪軸毛坯精密成形及工藝優(yōu)化.pdf

1、汽車齒輪軸是汽車傳動(dòng)系中傳遞扭矩的一個(gè)重要零件。在相同的橫截面積、材料的情況下，空心軸比實(shí)心軸承受的外力矩大。若將實(shí)心齒輪軸換成空心齒輪軸，可達(dá)到減輕汽車自重，從而提高汽車的環(huán)保性和節(jié)能性、降低燃油消耗和減少排放?；谝陨夏康?，本課題以Forge2011軟件對空心齒輪軸進(jìn)行數(shù)值模擬和正交試驗(yàn)法優(yōu)化旋轉(zhuǎn)鍛造成形工藝參數(shù)，并對旋鍛件進(jìn)行了物理驗(yàn)證和等溫正火處理工藝參數(shù)研究。研究情況如下：
　　（1）根據(jù)合作方提供的某型號(hào)產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)圖

2、和體積不變原理，對空心齒輪軸的旋鍛成形坯料和成形特點(diǎn)進(jìn)行分析，通過UG軟件建立了空心齒輪軸坯料、錘頭和芯棒組成的三維模型，并導(dǎo)入Forge2011軟件進(jìn)行旋鍛成形相關(guān)參數(shù)設(shè)置和多道次文件編寫。
　?。?）主要分析了鍛件轉(zhuǎn)速、錘頭壓下量等各參數(shù)變量對空心齒輪軸溫旋鍛成形的折疊缺陷、有效應(yīng)變、錘頭載荷、溫度梯度的影響。結(jié)果表明：鍛件轉(zhuǎn)速和錘頭壓下量的變化對空心齒輪軸成形的折疊缺陷影響較大；隨著軸向相對送進(jìn)量的增加，錘頭載荷有相對減弱的

3、趨勢，而隨著錘頭徑向壓下量的增大，錘頭載荷先急劇增大后緩慢增加；軸向相對送進(jìn)量和徑向速度對坯料溫度梯度影響較顯著，隨軸向相對送進(jìn)量的增加，第一工序后坯料的最高溫度、最低溫度和第二工序處初始溫度隨之增高，隨著錘頭徑向速度的增加，它們先減小后增大；軸向相對送進(jìn)量和徑向壓下量對空心齒輪軸成形的螺旋脊椎紋缺陷影響較大，隨著鍛件軸向相對送進(jìn)量的增大，表面臺(tái)階變化越來越急，表面甚至出現(xiàn)了螺旋脊椎紋，最大有效應(yīng)變值先變大后變小，隨著壓下量的增加，最大

4、有效應(yīng)變值逐漸增大，螺旋脊椎紋逐漸明顯；隨著坯料初始溫度和鍛件轉(zhuǎn)速的增大，最大有效應(yīng)變值先逐漸增大后變小，變化急劇程度不一致，有效應(yīng)變分布震幅情況也是先逐漸集中后輻射；隨著錘頭徑向速度的增大，最大有效應(yīng)變值先變小后變大，且變形程度變化不均勻。
　?。?）根據(jù)正交試驗(yàn)法模擬分析獲得較優(yōu)參數(shù)組為：坯料的初始溫度為830℃，軸向相對送進(jìn)量為0.05mm，坯料每次轉(zhuǎn)角為23°，錘頭徑向壓下量為2mm，錘頭徑向速度7.5mm/s。物理實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、果分析為：從微觀組織分析可知，旋鍛成形使晶粒細(xì)化、獲得纖維組織和提高致密性；顯微硬度變化表明了不均勻性變形和晶粒致密性的提高。
　　（4）根據(jù)對試制件不同等溫正火工藝處理研究，獲得較優(yōu)參數(shù)為兩次連續(xù)不同等溫正火工藝，工藝流程為：第一次等溫正火，加熱爐930℃保溫180min，5Hz空氣冷卻至580℃，恒溫爐內(nèi)580℃保溫150min，空氣冷卻至室溫；第二次等溫正火，加熱爐930℃保溫180min；0Hz風(fēng)冷到580℃；等溫爐580