直齿轮圆柱齿轮是汽车及机械行业中应用极为广泛的重要传动零件。传统的生产齿轮的切削加工方法,材料利用率低,生产率低,产品成本高,难以满足社会生产的需求。齿轮的塑性成形工艺因其节约原材料及后续机加工而降低生产成本,同时由于金属的流线未被切断而改善了成形零件的机械性能,因而能够提高工业企业产品的竞争力,目前正越来越受到人们的重视。 本文以直齿轮的温挤压成形为研究对象,对齿轮轴的温挤压工艺过程及模具的磨损规律进行数值模拟研究,这对提升直齿轮件的温挤压成形工艺的技术水平,保证成形件的质量及提高模具使用寿命均具有积极的意义。 影响直齿轮的温挤压成形的主要工艺参数有挤压温度、凹模半锥角、模具预热温度、挤压速度、润滑及摩擦条件等。本文采用刚粘塑性有限元法(FEM),通过商业化工程分析软件DEFORM 3D实现了直齿轮温挤压成形过程的模拟,分析这些工艺参数对成形载荷的影响规律,得到以下结论:挤压温度、凹模预热温度的越高,温挤压成形载荷越小;凹模半锥角、摩擦系数越小,成形载荷越大;齿轮参数如高度、模数、齿数越大,成形载荷越大;而挤压速度对成形载荷的影响不明显。从而为合理选择温挤压工艺参数提供依据。 通过模拟发现,在齿轮件端部与杆部交接处倒一圆角,能够有效避免内缩缺陷的产生;合理选择齿根过渡曲线,有利于齿腔的充填,降低成形力。 基于Archard磨损模型,对直齿轮温挤压模具的磨损规律进行分析,并利用一元线性回归法,找出模具表面磨损深度与服役次数之间的关系,以磨损值为判据,预测模具的使用寿命。