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    國內外摩托車鏈輪精密塑性成形發展狀況
     
    發布時間:2013-08-17 21:39 作者:本站 來源:本站  點擊次數:2182
     
     摩托車鏈輪精密成形技術源于20世紀50年代的聯邦德國,當時由于缺乏足夠的齒輪加工機床,德國人開始在摩擦壓力機上用閉式熱模鍛的方法制造直齒圓錐齒輪。此后,蘇聯、美國、捷克、日本等國家出現了許多用于直齒圓錐齒輪生產的精鍛方法,如熱模鍛法、軸向擠出法、徑向鍛造法、冷打法、擺碾法、粉末冶金法等。其中后四種方法均需要專門的設備,投資大,見效慢,導致應用少,發展慢;前兩種方法由于對設備沒有特殊的要求,普通的壓力設備即可,且可借鑒原有鍛造工藝,具有投資少見效快的特點,因此,得以較為廣泛的應用,其產品的主要對象是卡車、拖拉機、農用機械等精度要求不高的傘齒輪,如民主德國、捷克、匈牙利、蘇聯等相繼在摩擦壓力機和熱模鍛壓機上用半精鍛方法生產具有粗切齒效果的傘齒輪;英國Birfield  Group,美國Eaton  Yale&Towne Inc.以及日本三菱金屬和日鍛閥門公司先后解決了生產傘齒輪并使之達到切削齒輪精度的技術問題,取得顯著的經濟效益。
        精密成形用于齒輪生產的初期,由于采用熱成形所需的壓力較小,金屬容易流動,齒型成形容易,熱成形法成為齒輪精密成形的主要特點,但由于加熱溫度高,受熱縮影響大,成形精度低,生產率不高。隨著汽車工業的迅速發展,對齒輪需求量迅速增大,質量要求越來越高,熱成形的局限性日益顯現。冷精密成形由于具有生產效率高、表面質量好、性能優異等特點,到20世紀80年代,得到各個汽車發達國家的重視,采用冷精鍛工藝成形小模數齒輪的技術日趨成熟。在日本,利用徑向擠壓機理而發展的閉塞鍛造技術及相應的設備得到迅速發展及廣泛應用,成功地用于差速器傘齒輪、等速萬向節星形套等高精度復雜齒形零部件的生產。
        齒輪精密塑性成形技術用于圓柱齒輪加工,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。20世紀60年代日本和美國嘗試在高速錘上成形直齒圓柱齒輪,并對模具設計、加工模具的電極修正、坯料形成和成形力能參數等進行了系統研究,利用高速度效應,使熱擠直齒圓柱齒輪成為可能,但是由于齒輪鍛件有橫向飛邊,特別是鍛件精度低、模具壽命低,該項技術沒有得到推廣應用。
        由于齒輪采用精密塑性成形技術生產具有的諸多優點,且已成功用于傘齒輪的生產,并帶來顯著的經濟效益,因此近年來國內外從事塑性成形的學者、技術人員致力于直齒圓柱齒輪精密成形技術的探索。在研究過程中具有重要影響的,如20世紀80年代中期日本名古屋大學的近藤一義先生,他首次提出利用分流原理,在齒輪非重要部位設置溢流口,以保證體積模鍛過程中,在充填主要輪廓的同時始終有材料分流,避免閉式模鍛終了時,由于自由表面銳減而造成工作載荷的陡增,甚至趨于理論上無窮大的弊端,從而使在相對較低的成形力下,冷精鍛直齒圓柱齒輪成為可能。在1987年,又提出將常規閉式模鍛與溢流軸(RA法)或溢流孔(RH法)法技術相結合,以工業純鋁為試驗材料,對于棒料與環狀坯料進行模數為1.0及2.25、齒數為22標準直齒圓柱齒輪精鍛試驗研究。1988年,英國學者C.Tuncer和T.A.Dean利用精鍛空心件的凹模浮動原理,把厚壁管截成的環形坯管,鍛成帶有中心孔的直齒圓柱齒輪,齒面上留有0.6mm的切削加工余量,該方法適用于生產具有大中心孔的圓柱齒輪,但齒面仍需切削加工。
        再如,德國漢諾威大學的E.Doege和B.A.Behrens、伊朗Tarbiat Modarres大學的M.H.Sadeghi與英國伯明翰大學的T.A.Dean用凹模浮動模具對直齒輪和斜齒輪作了系統的研究,包括模具結構形式的選擇,齒輪尺寸精度的影響因素,齒輪塑性成形力的預測及其與摩擦系數、齒輪模數、寬度制件的關系、脫模力與摩擦系數、成形力、成形溫度、壓力角、齒數之間的關系等。英國曼徹斯特大學科學技術學院的N.R.Chitkara和M.A.Bhutta及韓國釜山國立大學的J.C.Choi和Y.Choi等人分別對直齒圓柱齒輪的塑性成形作了數值模擬研究,用能量法和上限法作了理論分析,并用凹模浮動原理模具對此作了實驗驗證;1986年英國Birmingham大學的N.A.Abdul等用上限法進行了直齒圓柱齒輪精鍛的分析計算,論述了齒根圓直徑、齒數以及工件與型腔之間的摩擦對金屬流動和鍛造成形力的影響;1996年J.C.Choj等用上限法對實心圓柱坯料精鍛直齒圓柱齒輪進行了較為精確的分析;N.R.Chitkara等用上限元法分析了鐓鍛直齒圓柱齒輪的變形規律,在此基礎上用計算機模擬了增量鍛造直齒圓柱齒輪時的變形力和應力應變規律。
        國內,太原理工大學的許樹勤、池成忠等人,對齒輪的半精鍛進行了研究,即在鍛造時只鍛出齒形的近似形狀,齒形的最終形狀靠機械切削來形成。該工藝和傳統齒輪生產工藝相比,雖可節約原材料,但生產效率和傳統工藝基本相同,且該工藝所需模具形狀復雜、壽命低,故未用于實際生產。
        青島理工大學的田福祥、林化春與青島第二齒輪廠的孟凡利、孫錦章等人用“熱精鍛—冷推擠”的方法,進行了直齒圓柱齒輪的精密塑性成性研究。模具采用閉式結構,成形力大,因此只能采用熱精鍛(鍛造溫度1000℃)。而熱精鍛在加熱前必須防氧化處理,鍛造后需去氧化皮,輔助工序多、表面質量差,且由于采用閉式鍛造,模具壽命低。
        中北大學研究的齒輪溫冷復合成形直齒圓柱齒輪,由于采用局部成形的原理和推擠方式的模具結構以及溫冷結合,既保證必要的成形,又由冷成形保證齒輪的精度,具有省力、易成形、精度可保證的優點,現已正式投資建廠。
        可以看出,世界各國對直齒圓柱齒輪塑性成形研究不少,但實際應用不多,只有日本、德國等少數國家,生產模數較。ㄐ∮1.75mm)、齒長短的直齒圓柱齒輪。
     
     
     
     
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