现如今我国科技水平日新月异，人民的生活水准有了天翻地覆的变化。对我国国民来说，汽车已不像曾经一样作为一种奢侈品的存在，而是逐渐走下神坛成为人民日常生活中出行代步的一种交通工具。在汽车的整个系统中，传动系统是其不可或缺的系统之一，而齿轮作为整个传动设备中最基础也是极其重要的组成件，其品质直接影响着整辆汽车的安全，因此齿轮在工业生产中占有极为突出的地位，已然成为现代机械传动中应用最为广泛的一种零件。
德国大众高尔夫当前主流的制造齿轮的方法是金属切削加工法，但这种方法不仅成本高昂，且材料利用率也不高，随着时间的推移，这种生产效率较低的加工方式必将遭到淘汰。于是人们开始寻新的加工方式。近年来，随着三维有限元技术研究的不断深入，CAE技术已成为齿轮工艺优化不可或缺的一个环节，通过有三维限元数值模拟技术对家用汽车用齿轮锻造成形生产过程进行模拟计算，可得到锻造过程中材料变形情况、模具载荷、金属流动规律等等，为齿轮工艺参数的选择以及模具的设计提供了参考，从而使得齿轮生产的优化过程所需时间大大缩短。
汽车用齿轮加工工艺的发展状况
当今，作为人们日常生活中不可或缺的交通工具，汽车的性能受到越来越多的人重视。齿轮作为汽车中的基础传动元件，随着人们对汽车的要求不断提高，越来越多的人开始关注汽车的质量及性能。齿轮传
动是应用最为广泛的机械传动方式，具有不可替代的地位。但是齿轮零件传统的机械加工方式存在材料利用率低、生产效率低等问题，此外，机械加工将金属材料的纤维流线切断，限制了金属材料性能的发挥，不利于提升齿轮零件的综合机械性能和结构轻量化。
目前，在国内外汽车齿轮加工制造的工艺上，坯件形成--毛坯热处理--齿坯加工--齿形加工--齿面热处理--热后齿形精细加工仍是主要的工艺路线。滚齿/插齿——剃齿——热处理加工工艺因成本低和品质优良的性价比优势而成为汽车齿轮使用最为普遍的制造加工工艺。滚齿加工可以在保证齿轮精度要求的前提下，最大限度的提升加工效率，然后通过剃齿工艺对齿面修来提升齿轮的承载能
力，减少齿轮噪音。该工艺再经最终热处理即可满足汽车的齿轮承载能力和噪音性能要求。如今，随着人们对汽车性能要求的日益提高，欧、美等发达国家都开始要求汽车齿轮进行齿面修形。经过热处理后，进行形珩齿或磨齿工艺，对齿轮进行不破坏齿面修形，从而进一步提高齿轮的表面精度，改善齿轮性能，提高齿轮的承载能力，降低噪音，延长齿轮的使用寿命。相比之下，珩齿或磨齿工艺的齿轮制造成本及生产效率都要低于剃齿工艺，但目前也只有少数要求比较高的汽车齿轮会采用剃齿工艺。目前，磨齿工艺已经在欧、美、日等汽车制造强国的齿轮制造业普及。
我国在加入世贸组织之后，不断通过外资企业及合资企业引进国外先进的产品、制造技术以及管理理念，目前基本上可以实现滚齿/插齿和剃齿修形，再经过热处理后能够满足多数汽车齿轮的性能要求，
10万元以下的车同时在汽车齿轮生产工艺中开始慢慢加入磨齿或者珩齿工艺，但在齿面修形技术方面与国际要求还有一定的距离，国内的齿轮加工企业的齿轮加工精度和技术水平有待进一步提升。
马六好不好我国齿轮产业的规模已位居全球首位，但是仍处于大而不强的发展层面。随着能源危机和环境问题的不断加剧，如何可持续发展已成为制造业必须面对的问题。对于齿轮零件的制造，寻求一种更环保、经济、高效的绿加工技术已然成为当下发展的重点。
精密锻造工艺
精密锻造工艺近年来发展迅速，并已逐渐代替切削加工工艺。目前已应用于生产的精密锻造工艺很多，按成形温度不同可以分为热精锻、冷精锻、温精锻、复合精锻、等温精锻等。
热精段
起德国在19世纪50年代第一次将热精锻技术用于齿轮生产，而我国的齿轮热精锻技术起步于70年代，并在80年代后逐渐走向成熟。上海机械化工艺研究所在20世纪70年代初期与上海汽车齿轮厂达成合作，通过热精锻工艺成形试验美国的汽车差速器行星齿轮，并在1973年投资建造齿轮精锻车间，进行大规模生产[1]。
在再结晶温度以上进行精密锻造成形称之为热精锻。由于高温使材料变形抗力降低，塑性好，明显降
低了成形力，齿轮、轴类等各种复杂零部件易于成形[2]。
热精锻成形工艺是我国汽车工业、通用机械等行业普遍应用的制造工艺方法。闭式模锻作为热精锻的一种成形工艺，其模具设计以及制造精度低的原因，会严重影响锻件精度；而且闭式锻模的后期变形阻力很大，会对设备造成较大的危害，可以通过合理地设置分流孔，来降低合模力。对于齿形较高的斜锥齿轮，可以采用热精锻(900-1100℃)成形工艺，来降低其变形抗力。但是，由于热精锻的温度较高，材料易发生氧化、锻件表面质量低等问题；同时热精锻成形精度较低，并且热精锻后续的精加工定位困难[3]。
冷精锻
冷精锻是在室温状态下进行的精锻成形工艺。汽车、航空航天等领域的迅速发展极大地推动了冷锻的应用与发展。冷精锻技术是基于冷锻成形工艺发展起来的，在成形中坯料不用加热，生产的零部件尺寸精确、表面质量好等优点，但是在常温下，材料变形抗力高且金属流动困难，会导致在锻造过程中成形载荷陡增，以及齿形难以充满等问题。并且冷精锻对设备要求相对较高，这些因素都会限制冷锻成形工艺在工业生产中的应用。
精密冷锻工艺适用于多品种小批量生产。冷精锻成形的产品种类较多，例如精锻齿轮、轮套、连杆、曲轴等零件。单件的齿轮通过冷精锻成形后的质量在1 kg以上，齿形精度达7级[4]。最大汽车冷精锻
件半轴套管重10 kg以上。我国应用冷锻技术(1.5公斤以下的产品质量)生产的等速万向节外套，其锻件的精度误差小于等于0.08 mm，并且材料利用率较高。我国冷锻件在一辆汽车上的应用比德国和日本少10至20 kg。
温精锻
温精锻是在再结晶温度之下某个适合的温度下进行的精密锻造工艺，一般认为温锻温度在 700-900 ℃范围内。温精锻处于冷精锻与热精锻之间，既突破冷锻成形中变形抗力大、零件形状不能太复杂、需增加中间热处理和表面处理工步的局限性，又克服了热锻中因强烈氧化作用而降低表面质量和尺寸精度的问题，因此同时具有冷锻和热锻的优点，克服了二者的缺点。
温精锻成形技术虽然有很多优点，但在理论以及应用方面仍然需要进一步的探索，对于温精锻成形过程中的基本参数：成形载荷、摩擦润滑条件、合理的模具材料与结构、产品的性能等还需要系统的研究，因此掌握温精锻成形的基本参
数对锻件的机械性能具有重要意义。
DEFORM软件简介及适用范围
DEFORM有限元分析系统是美国SFTC公司开发的一套专门用于金属塑性成形的软件，它是一套基于
有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员设计工具和产品的工艺流程，以减少昂贵的现场试验成本，提高模具设计效率，降低生产和材料成本，缩短新产品的研发周期。
DEFORM-3D作为有限元数值模拟软件，广泛应用于金属成形工艺与热处理工艺模拟分析，具有较高的实用性和准确性。它能够在锻造、挤压、切削等一系列塑性成形工艺数值模拟中提供可靠的工艺分析数据，如金属变形、成形载荷、应力-应变分布、成形缺陷分析等。DEFORM-3D对于模拟3D材料的流动具有重要的应用价值。DEFORM-3D软件是一个利用有限元法分析三维复杂锻造过程的强大仿真工具，它提供了一个虚拟的测试环境，工程师可在其中研究各种工艺参数等因素对锻造过程的影响。
三菱evo10课题的内容和意义
齿轮作为整个齿轮传动设备中最重要的一部分，它的多项优势决定了它在机械设备领域中的重要性。传统的金属切削加工的方法来制造齿轮，己无法满足市场的需求，这种加工方法在较高的成本下，也难以保证材料的利用率和生产效率，会使生产齿轮的可靠性和安全性降低，因此对于齿轮零件的制造，眼下的发展重点在于寻开发一种更高效、环保、经济的绿加工技术。
精锻成形技术是基于传统成形技术逐步发展起来的一项高新成形技术，伴随着汽车、航空等支柱产业
的需求，精锻成形技术获得了突飞猛进的发展。精密锻造成形不仅仅可以节悦材料、降低生产成本，还可以使金属流线均匀分布，改善材料组织性能，从而提高产品的使用寿命。直齿圆柱齿轮作为众多齿轮类型中的一种，其精锻技术近年来也得到迅速发展，受到越来越人的重视。
精锻成形技术虽然有很多优点，但在理论及应用方面还需进一步的探索，对于成形过程中的基本参数如合理的模具材料与结构、成形载荷、摩擦润滑条件、产品的性能等等还需要系统的研究，因此掌握精锻成形对提高锻件的机械性能具有重要意义。本课题利用DEFORM-3D有限元模拟软件对直齿圆柱齿轮锻压成形过
程进行模拟，对比齿轮成形过程中的成形载荷、速度场、应力应变等的变化规律，分析温度、摩擦系数对其的影响，从而获得优化的工艺方案。
有限元模拟理论与 DEFORM数值模拟过程
有限元模拟理论
有限元法
有限元法是一种根据变分原理求解数学和物理问题的数值计算方法。有限元法在40年代提出，随着时间的推移不断地完善，从结构理论发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳定问题和波
起亚k5费油吗动问题，正是因为有限元的理论依据具有普遍性，在各个工程领域中的许多问题的求解都可以使用，甚至可以求解任何具有连续介质和场的问题，如流体力学、传热、电磁场等。随着计算机技术的不断发展，有限元法为解决工程技术难题提供了极大的便利。
有限元法的实质是先对连续体进行离散化处理，使其成为有限个单独的离散化模型，之后再对离散化模型进行数值解答。其主要优点有:
①有限元模拟概念简洁明了、通俗易懂，可通过多个角度进行理解，既可以通过物理方法来学习运用，又可通过数学方面了解学习；
②有限元方法应用范围广，有限元法能在确保不出错的情况下同时考虑复杂几何形状、不同边界条件、各种不均匀材料特性、非线性应力-应变关系等多种因素，适用性极强；
③有限元法的表达形式主要为矩阵型式，这种表达形式有助于计算机编程，从而便于充分利用计算机的高速高效。
有限元数值模拟的一般流程如图2.1所示，其意义在于为计算变形力、验算工模具强度和制订合理的工艺方案提供依据。
刚塑性有限元理论
本文研究的直齿圆柱齿轮锻压是金属体积成形工艺，齿轮成形过程发生较大的塑性变形，且金属的塑性变形远大于材料的弹性变形，将弹性变形量忽略，这种以刚塑性材料为模型而建立的有限元法，被称为刚塑性有限元法。
金属材料塑性变形的过程十分复杂，若要考虑到各个因素对变形过程的影响并进行模拟求解，整个过程将变得极为繁琐且复杂。为了便于数值模拟处理，需
发布评论