扩隅凹模精密成形直齿圆柱内齿轮试验研究

为解决内齿轮塑性成形工艺中存在的角隅填充困难及成形力大等问题,在已有的扩腔凹模成形柱形齿轮的研究基础上进一步探索直齿圆柱内齿轮的扩隅凹模精密成形工艺。以模数为3 mm,齿数为18,外径为Φ80 mm的直齿圆柱内齿轮为研究对象,利用DEFORM-3D有限元软件和设计制作的试验模具对新成形工艺进行了数值模拟和物理模拟试验研究,初步探讨了扩隅空间几何参数(扩隅斜角α、扩隅空间齿宽方向尺寸b和扩隅空间齿高方向尺寸h)对内齿轮成形效果的影响。研究表明,新工艺成形载荷较闭式模锻工艺可降低约70%;α或(b,h)值越大,镦压成形力越大,而顶出成形力越小,角隅填充更加饱满,当α或(b,h)值过大时,内齿轮下角隅产生废料,当α取8°～14°,b取(1/4～1/2)齿宽B,h取(1/4～1/2)齿高H时,可获得成形质量良好的内齿轮锻件。等效应力分布均匀,无应力集中,且在模具承受范围之内。物理模拟试验得到了齿形饱满、轮廓清晰且无折叠等缺陷的铅制齿轮,与数值模拟结果吻合良好。